金价疯涨，我们有可能通过人造黄金一夜暴富吗？

本文转载自《中科院物理所》微信公众号

这几天黄金金价大涨又突然跳水，仿佛一个惊心动魄的“财富过山车”，国内多家珠宝首饰店里的足金首饰最高早已冲破1000元/克。

面对跌宕起伏的金价，一些人在发懵：“要不要行动？”“该买还是该卖？”

虽然小编对金价的涨落无法预判，也不敢给出什么建议，但是作为一名凝聚态物理人，小编还是对金属材料有那么些了解的

那么，今天小编就从材料和物理的角度，化身为一名“黄金矿工”，带大家一起来体会一下黄金的魅力，寻找一下人造黄金的方法，希望和各位一起早日一夜暴富！

黄金的魅力

从古至今，黄金都是备受青睐的金属材料之一，古代的宫殿可以采用贴金装饰，一些器皿、首饰也都采用贴金或者直接由黄金打造，贴金装饰可以彰显尊贵和权威。

布灵布灵的~

而在现代工业中，在手机、计算机、电视机等诸多电子电器中都有少量的黄金，据估计，一部手机中就大概含有50 mg黄金。

无论是贵重的装饰品、生活器具，还是作为流通的货币，几乎从人类发现它的那一刻起，黄金就成了大家竞相争夺的珍宝。它究竟有哪些与众不同之处呢？

01 黄金有着独特的金黄色金属光泽，并且它具有抗氧化性，在自然光下不易褪色；

02 黄金的密度高达19.3 g/cm³，易通过重量鉴别真伪，并且金具有极佳的延展性和可塑性，比如1 g黄金就可以被拉成两公里的细丝，或者被压成仅0.1 μm的金箔（约头发直径的1/500）；

03 黄金的导电性在金属中排名第三（次于Ag和Cu），但抗氧化性远超银和铜，因此用于高精度电子触点，并且它的熔点约为1064 ℃，比大部分工业元素（如Fe熔点在1538 ℃）要低，便于铸造加工；

04 黄金还具有很高的抗腐蚀性，黄金在常温下几乎不与氧气、水反应，即使高温下也不易氧化，并且它不溶于单一酸（如盐酸、硫酸），但可溶于王水（浓盐酸与硝酸的混合物）。

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正是由于黄金具有的非凡物理和化学性质，使其被广泛应用到了人类的生活生产中，它也被人们当作一种美好祝愿的象征。

了解完了黄金的独特魅力，下面就让我们正式迈进“炼金”之旅~

古法炼金真的可行吗？

首先让我们先穿越回公元200年前的古埃及，跟着当时的炼金术士了解一下“古法炼金”。

中世纪炼金作坊的内景，展示了许多对炼金术而言很重要的符号象征，如太阳、月亮、狮子和蛇、天平、正方形、植物、十字架，以及最重要的元素——火

最早关于炼金术的记录是来源于古埃及的德莫克里特斯（没错，就是那个提出原子不可再分的），那时候的炼金术士多用染料和矿石炼金，配方中往往都采用一些太阳、月亮、十字架等一些隐晦不明的元素，后人很难理解。当然，他们最后的炼金结果除了产生一些剧毒物质外，没有产生真正的黄金。

慢慢地时间来到了14世纪，这时有些新的炼金术被人们提出，其中一种名为“哲人石”的方法被广为流传，炼金术士们相信只要获得了这种神奇的石头，就能将廉价金属转变为贵金属，从而实现点石成金。

为了得到哲人石，人们把汞、硫磺和矿物盐混合在一起加热并蒸馏，人们发现，汞这种金属在常温下是呈现液态，如果把它和其他金属混合，就能发生汞齐化反应形成合金，再利用汞的低沸点特性，将汞蒸发出来就能够得到金属。

有时候人们可能会得到具有金的部分特点的金属，或者是不经意将反应物本身含有的金提炼出来了。这就导致当时的人们误以为汞可以炼金。

不过随着科学技术的不断进步和人们思想的启蒙，炼金术逐渐受到了越来越多的质疑和挑战。

直到拉瓦锡、门捷列夫等人通过精密定量实验，推翻了燃素说，建立了现代化学，从根源上否定了古法炼金术，炼金术才从历史上落下帷幕。

手机里藏着个巨大“金矿”？

近期金价狂涨，网络视频平台上随处可见的土法废料炼金，看着视频里最后闪闪发光的一颗颗金锭子，不少人心动不已：难道手机里藏着一个巨大“金矿”？

一堆镀金的电子元器件废料、几个烧杯、几瓶化学试剂，再加上一把高温喷枪，就可以开启一段奇妙的土法炼金之旅啦！

首先，“炼金术士”们先把收集来的镀金废料剪碎，并将其放进配制好的“脱金水”，静置几个小时再过滤杂质就可以得到含金废液。

第一步：脱金，脱金水可以采用王水（危险！需严格防护）或者碘-碘化钾溶液 视频来源：还原法提炼黄金技术操作全过程

接下来，使用盐溶液或者锌条将金置换出来：

2HAuCl4+3Na2SO3+3H2O→2Au↓+3Na2SO4+8HCl

2HAuCl4+3Zn→2Au↓+3ZnCl2+2HCl

这里视频加入的是锌丝，使用锌丝反应会更加剧烈，置换结束后，随后又是一轮静置、过滤、烘干，加入王水溶解金渣并过滤得到金水。

第二步：置换黄金 视频来源：还原法提炼黄金技术操作全过程

最后放入还原剂把金水里的金子提取出来，再进行过滤就可以得到珍贵的海绵金。

第三步：提纯海绵金 视频来源：还原法提炼黄金技术操作全过程

到了这一步，接下来只需要拿起高温喷枪，对着坩埚里的海绵金一顿猛喷，就可以收获一坨真正的黄金。

视频来源：还原法提炼黄金技术操作全过程

伴随最后的冷却、上称、收获快乐与财富，简单的化学，极致的享受，这就是知识的馈赠。

视频来源：还原法提炼黄金技术操作全过程

废料炼金虽说是也是“炼金”，不过炼金术士们不用再寻找哲人石，从化学科学的角度，只要通过各种化学试剂就可以大力出奇迹。

提纯黄金的工艺流程

既然土法废料炼金可以炼出真金，那如果我们收集足够多的电子元件废料，是不是可以实现“黄金自由”呢？

但仔细思考一下，在这个炼金过程中会产生各种有毒气体（比如王水反应会产生NO和Cl2），有些土法废料炼金过程中还会使用汞或者氰化物，产生汞化合物或者HCN对环境造成了严重的污染。同时，在炼金过程中使用王水等强酸，而大部分小作坊土法炼金往往没有任何防护措施，这也可能对人体造成伤害。

2002年的贵屿镇

其实，早在上世纪我国就对土法废料炼金的危害有了认识和整改措施，并且禁止电子废料流入，但是还是出现了全球电子垃圾第一城——贵屿。在上世纪90年代中期，贵屿地下水便因重度污染而无法饮用，而当地卫生院通过对贵屿镇一辖村进行体检发现，全村80%以上的中小学生都患有呼吸道疾病......

可见，土法废料炼金带来的危害比背后带来的“暴利”要更加暴力。

用“镊子”就可以把汞变成金？

不论是古法炼金还是废料炼金，这些方法中的原子只是发生了破裂和重组，整个过程是元素守恒的。那么，元素不守恒的过程能否发生呢？早在1901年，索迪和卢瑟福两人发现放射性的钍可以自发转变为镭。

也就是说，可以通过元素不守恒的过程，让其他元素转化成金元素！

要实现这一过程，我们得先来了解一下什么是原子核。根据卢瑟福模型，原子核由质子和中子共同构成，而元素的种类是根据质子的多少进行区分的。也就是说，原子核内有多少质子，就代表着这个原子是多少号元素。

那如果我们能够将其他金属原子的质子拿出一个或者几个，是不是就可以将其转化成金？

通过查看元素周期表可以发现，金是第79号原子，而汞是80号原子，也就是说，如果用一个特制的“镊子”将汞原子中的一个质子取出，那就可以成功地“点石成金”啦！

但是，原子核是由质子和中子组成，它们通过强相互作用力结合在一起，如果要分离出一个质子需要多高的能量呢？我们简单地估算一下。

要实现“点石成金”，需要两部分能量，分别是质子分离能和库伦势垒，质子分离能B是由原核的结合能B(A, Z)减去分离质子后新核的结合能B(A-1, Z-1)。

而结合能B可以通过液滴模型进行计算：

其中，av是体积能系数，as是表面能系数，ac是库伦能系数，aA是对称能系数，δ是修正项。

再加上库伦势能，最后通过估算，对于汞这种重核元素来说，分离出一个质子的能量在MeV量级，这在微观层面是一个极高的能量！

那我们要如何能够找到这样一个能量极高的“镊子“呢？

答案就是高能粒子！根据相对论的质能方程，粒子的能量E满足：

其中m 0 为粒子的静止质量，c为光速，v为粒子的速度。通过高能粒子加速器将粒子加速接近光速，高能粒子将具有极大的能量，其能量足以实现原子核的撬动！

早在1980年的时候，美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员，就利用高能粒子加速器，将氦原子加速到接近光速的速度，用其轰击Bi（质子数为83）的原子核。在这种高能粒子的轰击下，有部分Bi便因为失去质子，而变成了质子数为79的金元素。

实验结束后人们却发现，在这一过程中，装置耗费了极大的电能，而最后生产出的金却简直少得可怜。经过计算要生成一盎司金就得耗费接近一亿美元，而一盎司金市场只能卖到两千多美元，可以说是一夜暴负了！

虽然按照现在的科技成功制备出了人造黄金，但是离黄金自由和一夜暴富的目标还有很长的路需要走。

参考文献：

[1]约翰·埃姆斯利.致命元素：毒药的历史[M].2012.

[2]薛光,鞠军,杨春东.从含金电子元件废料中提取金的试验研究[J].黄金,2010,31(12):52-53.

[3]Energy dependence of 209Bi fragmentation in relativistic nuclear collisions, Physical Review C. 23 (3): 1044, (1981)

编辑：悦悦

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