金是一种化学元素,它的黄色金属色很容易识别。它的稀有性、耐腐蚀性、导电性、延展性、延展性和美观性使其极具价值。如果你问人们黄金是从哪里来的,大多数人会说你是从矿里获得的,在溪流中淘金,或者从海水中提取。然而,这种元素的真正起源要早于地球的形成。
虽然太阳内部的核聚变产生了许多元素,但太阳无法合成黄金。只有当恒星在超新星中爆炸或中子星碰撞时,才能产生制造黄金所需的巨大能量。在这些极端条件下,重元素通过快速中子俘获过程或r过程形成。
地球上发现的所有黄金都来自死恒星的碎片。随着地球的形成,铁和金等重元素向地核下沉。如果没有其他事件发生,地壳中就不会有黄金。但是,大约40亿年前,地球受到小行星撞击的轰击。这些撞击搅动了地球的深层,迫使一些黄金进入地幔和地壳。
一些黄金可能在岩石矿石中发现。它以薄片的形式出现,作为纯天然元素,并与银在天然合金驻极体中共存。侵蚀使黄金从其他矿物中分离出来。由于黄金很重,它会在河床、冲积物和海洋中下沉和积聚。
地震起着重要作用,因为移动的断层会迅速将富含矿物质的水减压。当水蒸发时,石英和金矿的矿脉沉积在岩石表面。类似的过程也发生在火山内部。
从地球上提取的黄金量只是其总质量的一小部分。2016年,美国地质调查局(USGS)估计,自文明诞生以来,已生产了572600000金衡盎司或196320吨。大约85%的黄金仍在流通中。因为黄金的密度很高(每立方厘米19.32克),所以它的质量不会占用太多空间。事实上,如果你融化了迄今为止开采的所有黄金,你会得到一个大约60英尺宽的立方体!
然而,黄金只占地壳质量的十亿分之几。虽然从经济上说开采大量黄金是不可行的,但在地球表面最顶端的一公里处大约有100万吨黄金。地幔和地核中金的丰度未知,但它大大超过地壳中的数量。
炼金术士试图把铅(或其他元素)变成金,但没有成功,因为任何化学反应都不能把一种元素变成另一种元素。化学反应涉及元素之间的电子转移,这可能会产生一种元素的不同离子,但原子核中质子的数量决定了它的元素。所有的金原子都含有79个质子,所以金的原子序数是79。
制造黄金并不像直接从其他元素中加入或减去质子那么简单。将一种元素转换为另一种元素(嬗变)的最常用方法是向另一种元素添加中子。中子改变元素的同位素,可能使原子不稳定到足以通过放射性衰变分解。
1924年,日本物理学家长冈汉塔罗(Hantaro Nagaoka)用中子轰击汞首次合成了金。虽然将汞转化为黄金是最容易的,但黄金可以由其他元素甚至铅制成!1972年,苏联科学家意外地将一个核反应堆的铅屏蔽变成了金,1980年,格伦·西博尔德(Glenn Seabord)从铅中转化出微量金。
热核武器爆炸产生的中子俘获类似于恒星中的r过程。虽然这类事件不是合成金的实际方法,但核试验确实导致了重元素爱因斯坦(原子序数99)和费米(原子序数100)的发现。
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