钻石都能人工合成了，为啥黄金不能？

钻石都能人工合成了，为啥黄金不能？

近来黄金价格持续攀升，上海黄金交易所金价已突破500元/克，国内多家珠宝首饰店的足金首饰价格更是高达655元/克。面对金价的上涨，人们不禁思考：黄金为何如此珍贵？它有哪些独特之处？本文将从矿物学和材料科学的角度，为您详细解析黄金的特性、用途及其获取方式。

最受欢迎的“金属之王”

黄金是人类最早使用和最喜爱的金属之一。它不仅具有迷人的金黄色泽，还具备许多独特的物理和化学性质。

南北朝时期马头鹿角形金步摇。步摇是中国古代妇女的重要头饰之一，饰物随着佩戴者步履的颤动而不停地摇曳，因此得名“步摇”（摄于国家博物馆）

黄金的独特之处在于：

• 金光闪闪且永不褪色：黄金具有稳定的色泽，不易氧化变色。
• 密度极高：黄金的密度为19.32克/立方厘米，是铁的2.443倍。
• 极强的延展性和可锻性：黄金是所有金属中最具可塑性的一种，1克黄金可被拉成2500多米长的细丝，或打造成万分之一毫米厚的薄片。
• 高熔点和优异的导电导热性：黄金的熔点高达1064.43℃，导电性和导热性仅次于银和铜。
• 极高的化学稳定性：黄金不易与其他物质发生化学反应，抗氧化、抗腐蚀。

这些非凡的物理和化学性质，使得黄金在多个领域都有广泛的应用。

黄金的用途

目前，世界上约50%的黄金用于珠宝行业，40%用于投资，另外10%用于工业生产领域。工业上的黄金主要应用于电子产品，精密的电子元件和集成电路要求具有很高的稳定性、导电性、耐热性和抗氧化性，而黄金及其合金恰恰可以满足这些要求，在手机、计算机、电视机等诸多电子电器中都有少量的黄金。

黄金锻造的薄片常被用于装饰建筑或家具，既可起到美观的效果，又可保护建筑和家具免被腐蚀，例如一些金光闪闪的宫殿、庙宇和高塔，顶部常常覆盖着一层薄薄的金片。

缅甸仰光大金寺，塔身所铺的金是由真正的金块制成的（图源：图虫图库）

故宫太和殿的外立面、檐口、斗拱、门窗等部位也都采用了贴金装饰，使整个建筑显得金碧辉煌，就连其中珍藏的一些古老的钟表、玉器等文物和艺术品，很多也都采用了贴金装饰，彰显了皇家的尊贵和权威。

各式各样的黄金器具：金錾(zàn)花高足杯（左上）、金錾花葵瓣形盘（右上）、金盘（左下）、金錾花托盘（右下）

另外，黄金薄片能强烈地反射红外光线，也就是说它可以有效地阻挡红外热辐射。根据这个性质，人们制造了特殊的玻璃，在玻璃表面涂上黄金薄层，能够在夏天里将太阳辐射反射回去，使室内保持凉爽，而在冬天又使屋内的热量反射回来，保持室内的温暖。

宇航员所穿的太空服上有个头盔面罩，上面也涂有一层非常薄的黄金薄膜，目的也是为了反射太空中的太阳辐射，保护宇航员的眼睛和皮肤。

黄金的形成

地球上的黄金究竟是从哪里来的？简单地说，黄金来自于地球形成和演化过程中的地质作用。最初的黄金来自于宇宙中的恒星核融合，然后通过地球的形成和演化过程，逐渐聚集到地球内部，并经过地质作用被带到地表形成金矿。

黄金很少与其他物质形成化合物，在地球上主要是以天然形式存在的，称为自然金。黄金有时候也与硫化物矿物共生，如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等。在这些矿物中，黄金以微小的颗粒或固溶体的形式存在。

自然金

自然金的颜色和粉末的颜色均为闪亮的金黄色，但这种矿物中时常会含有少量的银和微量的铜，随着银含量的不断增加，颜色会逐渐变为淡黄色，若银的含量超过15%，就变成了“银金矿”。

如果按照形成原因的不同进行划分，自然金可分为两种：脉金和砂金。脉金形成于岩脉中，主要是中、低温热液成因的含金石英脉矿床。当矿石含有天然金时，金会以粒状或微观粒子状态藏在岩石中，这种矿床中除了自然金之外，还常见黄铁矿、黄铜矿、毒砂等其他多种矿物。

石英脉型金矿石中的细小黄金颗粒

例如，南非的萨乌卡金矿，开采深度已经达到地下4000米，是世界上最深的矿井之一，矿工从地面到达井下就需要一个多小时。

另一种自然金是砂金。由于黄金对化学风化具有较强的抵抗能力，在外界温度变化、流水侵蚀等物理风化作用下岩石变得破碎，原本存在于岩石中的细小金子颗粒就保留在土壤层中，或是随着流水被冲向远方，沉淀在河床底部的低洼处或海洋浅滩处，于是就形成了砂金。

砂金

砂金在长时间的流水冲积作用下可以距离原生矿床很远，矿层的延长范围很大，但它埋藏浅、密度大、颗粒小，可以用简单的淘洗工具淘取。

日照澄洲江雾开，
淘金女伴满江隈。
美人首饰侯王印，
尽是沙中浪底来。

唐代著名文学家刘禹锡在这首《浪淘沙》中生动描绘了妇女淘金的情景，用劳动人民辛苦的劳动反衬出黄金的来之不易。

海洋中的黄金

现如今，中国、澳大利亚、美国、俄罗斯、秘鲁和南非等是主要的黄金生产国。根据2024年1月31日世界黄金协会发布的《全球黄金需求趋势报告》显示，2023年金矿产量为3644吨，但黄金需求为4448吨。这也就意味着，尽管产量在不断增长，但仍然是供不应求。为了获取更多的黄金，人们想尽了各种办法。

海洋学家研究发现，其实在广阔的海洋中储存着大量的黄金，每立方千米海水中就含有5吨黄金。但是，如何提取它们是一个令人头疼的问题。

在第一次世界大战之后，德国有位科学家突发奇想，试图从海水中提取黄金以解决德国的经济困难，他采取了约4000份水样进行化验和提取试验，最终仍以失败告终，证明从海水中提取黄金不具备商业上的可行性。提取黄金的成本远比黄金本身要贵得多。

但是在19世纪90年代和20世纪初，美国和英国又分别有人宣称成功地从海水中提取了黄金，后来被证实这只不过是诈骗案而已。

废旧手机里的“金矿”

目前，人们获取黄金的主要方法除了开采金矿之外，还有一种比较靠谱的办法是回收提纯，即所谓的再生金。它是通过回收提纯已有黄金制品得到的，在全球黄金供给中已经占据了相当大的比例。

据估算，平均每个手机中就含有大约50毫克的黄金，而全球每年生产的手机超过10亿部，而平均每部手机的寿命仅为两年左右，如果能够回收利用这些手机，其中的黄金可真是一笔不小的财富。

手机电路板中就含有黄金（图源：eBAY）

相关机构研究的数据显示，我国平均每年产生4亿部以上废旧手机，废旧手机存量超过20亿部。而废弃的手机只有约5%能够进入专业的废旧手机回收平台、以旧换新等活动等回收渠道。从这些废旧手机里面，每吨就可以提炼约200克黄金。

在日本，人们更是形象地称这种废旧电子产品回收和提炼为“城市矿山运动”，从每吨废旧手机里能够回收约280克黄金，此外还有相当可观的银、铜等其他金属。因此，有人满怀信心地说：“下一个金矿就隐藏在手机里”。

人工合成黄金的可能性

虽然科学家们已经在实验室环境中成功合成了许多元素，但人工合成黄金仍然是一个巨大的挑战。根据现有知识，通过核聚变过程理论上可以产生黄金。在实验室环境中，科学家们可以使用粒子加速器等设备，通过原子核对撞的方法生成金子。

但这个过程涉及到原子核的变化，需要极高的能量和复杂的设备，模拟宇宙中极端的高温高压环境。但目前人类掌握的核技术还无法用来合成金这样的重元素。即便实验成功，但它成本高昂，且产生的黄金量微乎其微，也远远无法满足商业需求。因此，由于技术限制和成本限制，目前“人造黄金”的梦想在现实中还并不可行。