79 金财富的元素

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2019/10/8
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本文作者：漂泊

金是我们最为熟知的贵金属元素。它是财富的象征，常用作货币和珠宝首饰。金也是一种性质非常优异的材料，由于其良好的导电性、导热性，它在电子工业上也扮演着重要的角色。尽管金的化学性质非常惰性，但是纳米金却有很好的活性，在免疫分析等领域发挥着重要的作用。

金的基本物理性质

分类	第ⅠB族▪金属
原子序号・原子量	79 (196.966569)
电子配置	5d¹⁰6s¹
密度	19.32g/cm³
熔点	1064.18^oC
沸点	2856^oC
色・形状	金黄色金属
丰度	0. 0011ppm （地壳）
发现者	古人
主要的同位素	¹⁹⁷Au
用途例	货币、首饰、免疫分析
前后的元素	铂-金-汞

金的发现

金是人类最早开始使用的金属之一，关于金最早的记载可以追溯到公元前2600的古埃及，象形文字中已有关于金的描述。在公元前1320年的杜林纸草地图（Turin Papyrus Map）上已有金矿的标识。在公元前700年，吕底亚地区已经开始利用金和银的合金作为货币，公元前300年，希腊人开始利用黄金加工饰品和面具，如著名的阿伽门农面具（Mask of Agamemnon）。哥伦布发现美洲后，西班牙人开始从美洲的秘鲁和哥伦比亚掠夺大量的黄金，这些黄金作为货币进入欧洲市场，极大的刺激了西欧资本主义的发展。如今，黄金已经不再作为流通货币，而是用作货币储备，它是财富的象征。在国际货币储备中，金占有非常重要的地位。

金在自然界中常以游离态存在，也常与银形成合金。天然金通常会含有8-10%的银，当银含量上升时，合金的颜色会变得较白及较轻。天然金通常会与石英或如黄铁矿的硫化物矿脉同时出现。也有一部分岩石中的金会经过风化作用、被侵蚀出来，进入河流，最后形成冲积矿床的沙砾，称为冲积金。淘金说的其实就是从河床中分离冲击金。^[1-6]

金

金的用途

金具有非常好的物理化学性质，它具有极高的抗腐蚀的稳定性，良好的导电性，导热性，以及很好的延展性，对红外线的反射能力接近100%。金是导电性最好的金属之一，仅次于最好的银。所以金被广泛应用在电子工业上，作为关键部位的触点及连接线，如声音、图像及通用序列总线的连接线。某些电子测量仪器的接头也会镀金，以避免氧化。

在实验室中，金常作为导电涂层，镀到生物样本或其他非导电材料如塑料和玻璃上，以便这些样品在扫描电子显微镜下观察。金超高的电导率能将电荷吸收到样品表面，有助于限制电子束穿透试样的深度。使用金作为导电层增加了图像的空间分辨率，这对于观察样品表面的形貌结构具有非常重要的意义。此外，当被电子束照射时，金还产生产生大量的二次电子，这次二次电子是扫描电子显微镜中最常用的信号源。

金最重要的功能还是作为珠宝和货币。由于纯金太软，所以金通常会与铜及其他贱金属制成合金来增加硬度。金在合金的含量会以克拉(k)来量度，而纯金则是24k。如今，金不再担任日常货币流通角色，而主要用作收藏或投资的贵金属币通常是24k的。然而，美国鹰币及英国沙弗林金币仍因为历史因素而被制成22k。加拿大枫叶金币在众多贵金属币中拥有最高的纯度，为99.999%。

由于24k纯金比较软，所以在作珠宝时，金常常会被制成合金以改变硬度、延展性、熔点、颜色及其它特性。在22k、18k、14k或10k的合金中，会含有较高成分的铜、银、钯或其他贱金属。铜是贱金属中最常用的，会使合金有偏红的色泽。蓝金是由金和铁制成合金而成，但因为蓝金较脆弱，所以较难使用在珠宝制作上。紫金是由金和铝制成合金而成，通常只用在专门的珠宝上。14k或18k的金与银制成合金后呈绿黄色，所以被称为绿金。而金与钯或镍制成合金则可形成白金合金。^[7-11]

纳米金

纳米金是指直径在1-100nm的金微粒，他具有很高的电子密度、很好的介电特性和催化活性，是一种非常重要的纳米材料。通过还原氯金酸可以很方便的制备各种不同尺寸的纳米金，随着纳米金粒子尺寸的增大，它会发生从红色到紫色的转变。

纳米金可以与多种生物大分子结合但是并不影响其生物活性，因此纳米金是一种非常重要的免疫标记物。研究人员以此发展了纳米金标记技术。由于纳米金颗粒表面带负电荷，因此易与蛋白质的正电荷基团发生静电吸附而紧密结合，（吸附后不会使生物分子变性）由于金颗粒具有高电子密度的特性，因此在金标蛋白结合处在显微镜下呈黑褐色颗粒状，当这些标记物在相应的配体处大量聚集时，肉眼可见红色或粉红色斑点，因而用于定性或半定量的快速免疫检测方法中。

免疫分析对大家来说可能有点陌生，但是有一样的东西大家可能会比较少熟悉——验孕棒。它的原理很简单，就是测定尿液中的人绒毛膜促性腺激素（HCG）的浓度。尿液中HCG的浓度高，说明受孕概率大。验孕棒所使用的是典型的免疫层析法。如图所示，当样品滴加在试纸上后，由于毛细作用，液体会自发向另一端移动，在移动过程中首先和带有抗HCG抗体的纳米金粒子（简单表示为抗体-纳米金复合物，图中黄色部分）混合，HCG作为抗原，与抗HCG抗体结合后，便会带着纳米金继续向右端流动。检测线T中是固定在试纸表面的抗HCG抗体，当HCG-抗体-纳米金复合物与T线中的抗体相遇时，便会连接形成抗体-HCG-抗体-纳米金的结构，两个抗体将HCG夹在中间，纳米金被固定在T线上，发生聚集，产生红色。而没有与HCG结合的那一部分金粒子由于结构中没有HCG，不能被T线中的抗体固定住，因此继续向右端流动。质控线C中含有固定在试纸表面的抗体-HCG复合物，当游离的抗体-纳米金复合物到达C后，纳米金表面的抗体会与C线中的HCG发生结合，从而使纳米金被固定下来，发生聚集显色。C线存在的意义就是证明试纸是正常工作的，如果C线本身都不显色的话，说明试纸已经不能正常工作，其中的纳米金-抗体复合物已经失效，或者试纸上固定的抗体分子失效，所得结果不再具有参考意义。

除此之外，纳米金还可用于制作生物传感器，生物传感器是指能感应生物、化学量，并能将其转换成特定电信号、或光信号等输出的器件或装置。例如，纳米金可以用于制造测定血糖的生物传感器的辅助活性成分。由于纳米金的氧化还原电位是+1.68V，具有极强的夺电子能力，能大大提高作为测定血糖的生物传感器葡萄糖氧化酶膜的活性，金颗粒越细，活性越大。^[12-14]

参考文献

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