這幾天黃金金價(jià)大漲又突然跳水，仿佛一個(gè)驚心動(dòng)魄的“財(cái)富過山車”，國(guó)內(nèi)多家珠寶首飾店里的足金首飾最高早已沖破1000元/克。

面對(duì)跌宕起伏的金價(jià)，一些人在發(fā)懵：“要不要行動(dòng)？”“該買還是該賣？”

雖然小編對(duì)金價(jià)的漲落無法預(yù)判，也不敢給出什么建議，但是作為一名凝聚態(tài)物理人，小編還是對(duì)金屬材料有那么些了解的

那么，今天小編就從材料和物理的角度，化身為一名“黃金礦工”，帶大家一起來體會(huì)一下黃金的魅力，尋找一下人造黃金的方法，希望和各位一起早日一夜暴富！

黃金的魅力

從古至今，黃金都是備受青睞的金屬材料之一，古代的宮殿可以采用貼金裝飾，一些器皿、首飾也都采用貼金或者直接由黃金打造，貼金裝飾可以彰顯尊貴和權(quán)威。

布靈布靈的~

而在現(xiàn)代工業(yè)中，在手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等諸多電子電器中都有少量的黃金，據(jù)估計(jì)，一部手機(jī)中就大概含有50mg黃金。

無論是貴重的裝飾品、生活器具，還是作為流通的貨幣，幾乎從人類發(fā)現(xiàn)它的那一刻起，黃金就成了大家競(jìng)相爭(zhēng)奪的珍寶。它究竟有哪些與眾不同之處呢？

01黃金有著獨(dú)特的金黃色金屬光澤，并且它具有抗氧化性，在自然光下不易褪色；

02黃金的密度高達(dá)19.3g/cm3，易通過重量鑒別真?zhèn)?，并且金具有極佳的延展性和可塑性，比如1g黃金就可以被拉成兩公里的細(xì)絲，或者被壓成僅0.1μm的金箔（約頭發(fā)直徑的1/500）；

03黃金的導(dǎo)電性在金屬中排名第三（次于Ag和Cu），但抗氧化性遠(yuǎn)超銀和銅，因此用于高精度電子觸點(diǎn)，并且它的熔點(diǎn)約為1064℃，比大部分工業(yè)元素（如Fe熔點(diǎn)在1538℃）要低，便于鑄造加工；

04黃金還具有很高的抗腐蝕性，黃金在常溫下幾乎不與氧氣、水反應(yīng)，即使高溫下也不易氧化，并且它不溶于單一酸（如鹽酸、硫酸），但可溶于王水（濃鹽酸與硝酸的混合物）。

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正是由于黃金具有的非凡物理和化學(xué)性質(zhì)，使其被廣泛應(yīng)用到了人類的生活生產(chǎn)中，它也被人們當(dāng)作一種美好祝愿的象征。

了解完了黃金的獨(dú)特魅力，下面就讓我們正式邁進(jìn)“煉金”之旅~

古法煉金真的可行嗎？

首先讓我們先穿越回公元200年前的古埃及，跟著當(dāng)時(shí)的煉金術(shù)士了解一下“古法煉金”。

中世紀(jì)煉金作坊的內(nèi)景，展示了許多對(duì)煉金術(shù)而言很重要的符號(hào)象征，如太陽、月亮、獅子和蛇、天平、正方形、植物、十字架，以及最重要的元素——火

最早關(guān)于煉金術(shù)的記錄是來源于古埃及的德莫克里特斯（沒錯(cuò)，就是那個(gè)提出原子不可再分的），那時(shí)候的煉金術(shù)士多用染料和礦石煉金，配方中往往都采用一些太陽、月亮、十字架等一些隱晦不明的元素，后人很難理解。當(dāng)然，他們最后的煉金結(jié)果除了產(chǎn)生一些劇毒物質(zhì)外，沒有產(chǎn)生真正的黃金。

慢慢地時(shí)間來到了14世紀(jì)，這時(shí)有些新的煉金術(shù)被人們提出，其中一種名為“哲人石”的方法被廣為流傳，煉金術(shù)士們相信只要獲得了這種神奇的石頭，就能將廉價(jià)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橘F金屬，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)石成金。

為了得到哲人石，人們把汞、硫磺和礦物鹽混合在一起加熱并蒸餾，人們發(fā)現(xiàn)，汞這種金屬在常溫下是呈現(xiàn)液態(tài)，如果把它和其他金屬混合，就能發(fā)生汞齊化反應(yīng)形成合金，再利用汞的低沸點(diǎn)特性，將汞蒸發(fā)出來就能夠得到金屬。

有時(shí)候人們可能會(huì)得到具有金的部分特點(diǎn)的金屬，或者是不經(jīng)意將反應(yīng)物本身含有的金提煉出來了。這就導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的人們誤以為汞可以煉金。

不過隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們思想的啟蒙，煉金術(shù)逐漸受到了越來越多的質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。

直到拉瓦錫、門捷列夫等人通過精密定量實(shí)驗(yàn)，推翻了燃素說，建立了現(xiàn)代化學(xué)，從根源上否定了古法煉金術(shù)，煉金術(shù)才從歷史上落下帷幕。

手機(jī)里藏著個(gè)巨大“金礦”？

近期金價(jià)狂漲，網(wǎng)絡(luò)視頻平臺(tái)上隨處可見的土法廢料煉金，看著視頻里最后閃閃發(fā)光的一顆顆金錠子，不少人心動(dòng)不已：難道手機(jī)里藏著一個(gè)巨大“金礦”？

一堆鍍金的電子元器件廢料、幾個(gè)燒杯、幾瓶化學(xué)試劑，再加上一把高溫噴槍，就可以開啟一段奇妙的土法煉金之旅啦！

首先，“煉金術(shù)士”們先把收集來的鍍金廢料剪碎，并將其放進(jìn)配制好的“脫金水”，靜置幾個(gè)小時(shí)再過濾雜質(zhì)就可以得到含金廢液。

第一步：脫金，脫金水可以采用王水（危險(xiǎn)！需嚴(yán)格防護(hù)）或者碘-碘化鉀溶液視頻來源：還原法提煉黃金技術(shù)操作全過程

接下來，使用鹽溶液或者鋅條將金置換出來：

2HAuCl+3NaSO+3HO→2Au↓+3NaSO+8HCl

2HAuCl+3Zn→2Au↓+3ZnCl+2HCl

這里視頻加入的是鋅絲，使用鋅絲反應(yīng)會(huì)更加劇烈，置換結(jié)束后，隨后又是一輪靜置、過濾、烘干，加入王水溶解金渣并過濾得到金水。

第二步：置換黃金視頻來源：還原法提煉黃金技術(shù)操作全過程

最后放入還原劑把金水里的金子提取出來，再進(jìn)行過濾就可以得到珍貴的海綿金。

第三步：提純海綿金視頻來源：還原法提煉黃金技術(shù)操作全過程

到了這一步，接下來只需要拿起高溫噴槍，對(duì)著坩堝里的海綿金一頓猛噴，就可以收獲一坨真正的黃金。

視頻來源：還原法提煉黃金技術(shù)操作全過程

伴隨最后的冷卻、上稱、收獲快樂與財(cái)富，簡(jiǎn)單的化學(xué)，極致的享受，這就是知識(shí)的饋贈(zèng)。

視頻來源：還原法提煉黃金技術(shù)操作全過程

廢料煉金雖說是也是“煉金”，不過煉金術(shù)士們不用再尋找哲人石，從化學(xué)科學(xué)的角度，只要通過各種化學(xué)試劑就可以大力出奇跡。

提純黃金的工藝流程

既然土法廢料煉金可以煉出真金，那如果我們收集足夠多的電子元件廢料，是不是可以實(shí)現(xiàn)“黃金自由”呢？

但仔細(xì)思考一下，在這個(gè)煉金過程中會(huì)產(chǎn)生各種有毒氣體（比如王水反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生NO和Cl），有些土法廢料煉金過程中還會(huì)使用汞或者氰化物，產(chǎn)生汞化合物或者HCN對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。同時(shí)，在煉金過程中使用王水等強(qiáng)酸，而大部分小作坊土法煉金往往沒有任何防護(hù)措施，這也可能對(duì)人體造成傷害。

2002年的貴嶼鎮(zhèn)

其實(shí)，早在上世紀(jì)我國(guó)就對(duì)土法廢料煉金的危害有了認(rèn)識(shí)和整改措施，并且禁止電子廢料流入，但是還是出現(xiàn)了全球電子垃圾第一城——貴嶼。在上世紀(jì)90年代中期，貴嶼地下水便因重度污染而無法飲用，而當(dāng)?shù)匦l(wèi)生院通過對(duì)貴嶼鎮(zhèn)一轄村進(jìn)行體檢發(fā)現(xiàn)，全村80%以上的中小學(xué)生都患有呼吸道疾病......

可見，土法廢料煉金帶來的危害比背后帶來的“暴利”要更加暴力。

用“鑷子”就可以把汞變成金？

不論是古法煉金還是廢料煉金，這些方法中的原子只是發(fā)生了破裂和重組，整個(gè)過程是元素守恒的。那么，元素不守恒的過程能否發(fā)生呢？早在1901年，索迪和盧瑟福兩人發(fā)現(xiàn)放射性的釷可以自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍D。

也就是說，可以通過元素不守恒的過程，讓其他元素轉(zhuǎn)化成金元素！

要實(shí)現(xiàn)這一過程，我們得先來了解一下什么是原子核。根據(jù)盧瑟福模型，原子核由質(zhì)子和中子共同構(gòu)成，而元素的種類是根據(jù)質(zhì)子的多少進(jìn)行區(qū)分的。也就是說，原子核內(nèi)有多少質(zhì)子，就代表著這個(gè)原子是多少號(hào)元素。

那如果我們能夠?qū)⑵渌饘僭拥馁|(zhì)子拿出一個(gè)或者幾個(gè)，是不是就可以將其轉(zhuǎn)化成金？

通過查看元素周期表可以發(fā)現(xiàn)，金是第79號(hào)原子，而汞是80號(hào)原子，也就是說，如果用一個(gè)特制的“鑷子”將汞原子中的一個(gè)質(zhì)子取出，那就可以成功地“點(diǎn)石成金”啦！

但是，原子核是由質(zhì)子和中子組成，它們通過強(qiáng)相互作用力結(jié)合在一起，如果要分離出一個(gè)質(zhì)子需要多高的能量呢？我們簡(jiǎn)單地估算一下。

要實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)石成金”，需要兩部分能量，分別是質(zhì)子分離能和庫倫勢(shì)壘，質(zhì)子分離能是由原核的結(jié)合能(A,Z)減去分離質(zhì)子后新核的結(jié)合能(A-1,Z-1)。

而結(jié)合能可以通過液滴模型進(jìn)行計(jì)算：

其中，是體積能系數(shù)，是表面能系數(shù)，是庫倫能系數(shù)，是對(duì)稱能系數(shù)，是修正項(xiàng)。

再加上庫倫勢(shì)能，最后通過估算，對(duì)于汞這種重核元素來說，分離出一個(gè)質(zhì)子的能量在MeV量級(jí)，這在微觀層面是一個(gè)極高的能量！

那我們要如何能夠找到這樣一個(gè)能量極高的“鑷子“呢？

答案就是高能粒子！根據(jù)相對(duì)論的質(zhì)能方程，粒子的能量E滿足：

其中為粒子的靜止質(zhì)量，c為光速，為粒子的速度。通過高能粒子加速器將粒子加速接近光速，高能粒子將具有極大的能量，其能量足以實(shí)現(xiàn)原子核的撬動(dòng)！

早在1980年的時(shí)候，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員，就利用高能粒子加速器，將氦原子加速到接近光速的速度，用其轟擊Bi（質(zhì)子數(shù)為83）的原子核。在這種高能粒子的轟擊下，有部分Bi便因?yàn)槭ベ|(zhì)子，而變成了質(zhì)子數(shù)為79的金元素。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后人們卻發(fā)現(xiàn)，在這一過程中，裝置耗費(fèi)了極大的電能，而最后生產(chǎn)出的金卻簡(jiǎn)直少得可憐。經(jīng)過計(jì)算要生成一盎司金就得耗費(fèi)接近一億美元，而一盎司金市場(chǎng)只能賣到兩千多美元，可以說是一夜暴負(fù)了！

雖然按照現(xiàn)在的科技成功制備出了人造黃金，但是離黃金自由和一夜暴富的目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路需要走。