本文旨在更好地了解黄金独特的物理和化学特性,使其能够在各种实用应用中使用。
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黄金(AU)的原子数为79,这意味着每个金原子在其核中包含79个质子。黄金的原子质量为196.967,其原子半径为0.1442 nm。值得注意的是,这个数字小于理论预测。
颜色的起源
外电子在金核周围排列的方式与金的特征黄色有关。金属的颜色基于能量带之间电子的运动。
通过从D波段到传导带中的空置位置的过渡,满足了创建特征金色至关重要的波长在波长处强烈吸收光的条件。黄金的温暖而有吸引力的颜色导致其与其他贵金属一起在装饰品中的广泛使用。
黄金的同位素
虽然金核中质子的数量固定在79中,但中子的数量从一个原子到另一个原子可能有所不同,提供了几种黄金同位素。但是,只有一个稳定的非放射性同位素可以弥补所有自然发现的黄金。
黄金的晶体结构
金属黄金具有晶体结构,是面部中心的立方FCC。这种晶体结构负责黄金的延展性很高,因为FCC晶格主要适合于实现晶格中的位错运动。这样的脱位运动对于完成高延展性很重要。
黄金密度
黄金的密度为19.3 GCM-3,这取决于其原子质量及其晶体结构。这使黄金比某些其他常见材料重。亚博网站下载例如,铝的密度为2.7 GCM-3,钢的密度仅为7.87 GCM-3。
黄金的融化和沸点
纯黄金的熔化温度为1064°C。但是,当与铜或银等其他元素合金时,金合金熔化过程将在各种温度下发生。黄金的沸点,黄金从液态变为气态,为2860摄氏度或5,173华氏度。
热与电的电导率
黄金可以有效地传递热量和电力,并且仅通过银和铜来超越这种能力,但是与这些金属不同,黄金不会破坏,这对于电子产品至关重要。
黄金的电阻率在20°C下为0.022微欧姆M,其导热率在相同温度下为310 W m-1 K-1。黄金的耐腐蚀性可能是其最有价值的特性之一。电极电位是一种有益的技术,用于表示金属腐蚀的倾向。
相对于氢测量电极电位,可以为金属准备电化学系列,如下所示。黄金在该系列中排名第一,表明其高腐蚀性的耐药性也就不足为奇了。实际上,这种金属仅被硝酸和盐酸(Aqua Regia)的混合物腐蚀。即使每天使用,黄金也不会破坏。
表格1。黄金和相关元素的电极电位
电极电势(V) |
元素 |
+1.5 |
金子 |
+0.8 |
银 |
-0.4 |
铁 |
-0.8 |
锌 |
-1.66 |
铝 |
锻造性
黄金是高度延展的(材料在失败前可以在压缩中经历变形的程度)。在退火状态下,黄金可以将其冷锤成半透明的晶圆,厚度为0.000013 cm。一盎司的黄金可以锤入覆盖9平方米和0.000018厘米厚的薄板中。
延性
黄金是延性的(张力均以材料故障之前发生的延伸水平),可以将一盎司抽成80 km(50英里)的细金丝(直径5 µm),以创建电气触点和粘合线。
杨的模量
材料的弹性模量与刚度或刚度有关,并定义为所施加的应力与其产生的弹性应变之间的比率。Gold的模量为79 GPA,它与白银非常相似,但低于钢或铁。
黄金的硬度
硬度可以定义为材料抵抗表面磨损的能力。传统上,使用设置的材料列表来评估材料的相对硬度,以亚博网站下载使列表中的任何材料都会刮擦其下方的任何材料。因此,钻石是已知的最难物质,在列表中以硬度指数为10,而滑石在底部,硬度指数为1。
在此规模上,黄金的值为2.5至3,这意味着它是软金属。对于更精确的测量,使用Vickers硬度测量值,这表明在退火条件下黄金的值约为25 hv。
生物相容性
黄金在人体内表现出卓越的生物相容性(其用作牙齿合金的关键原因),因此,黄金作为医疗材料有多种直接应用。黄金还具有高度对细菌定殖的耐药性,因此,它是有感染风险的植入物(例如内耳)的首选材料。
氧化状态
黄金基于已知的氧化状态+1和+3形成几种有趣的化合物。基于黄金的化学物质包括氰化物,卤化物和硫化物。
表2。黄金性质的摘要
财产 |
|
原子重量 |
196.97 |
原子数 |
79 |
自然发生同位素的数量 |
1 |
熔点°C |
1064 |
晶体结构 |
FCC |
密度GCM-3 |
19.3 |
导热率-1k-1 |
310 |
电阻率在20°C下微欧姆M |
0.022 |
杨的模量GPA |
79 |
硬度HV |
25 |
拉伸应力MPA |
124 |
0.2%证明压力MPA |
30 |
泊松比 |
0.42 |
黄金在纳米级的特性
在以微小纳米颗粒的形式出现时,将大量形式的黄金的性质与它显示的特性进行区分至关重要。yabo214在纳米级,黄金的性质可能明显不同。这些差异已在悉尼技术大学的Mike Cortie教授的论文中解释。
黄金在纳米级中的独家性能使其能够在越来越多的应用中使用,包括化学加工和污染控制中的催化剂,以及用于生物医学标记的胶体。
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