黄金的化学性质极其稳定,这是它成为贵金属并广泛应用于珠宝、电子、货币和储备资产的关键原因。这种稳定性主要源于其独特的原子结构(电子排布)和高还原电位。
以下是黄金化学性质稳定的具体表现:
极高的抗氧化性(抗腐蚀性):
- 不溶于氧气: 黄金在常温常压下不与氧气发生反应。即使在高温下,它也不会像铁一样生锈或形成稳定的氧化物。它暴露在空气中,无论多久,都能保持其闪亮的金黄色光泽,不会变暗或失去光泽。
- 抗高温氧化: 黄金在高温下(远高于常温)也不容易被氧化。这使得它能在高温环境(如某些工业或航天应用)中保持稳定。
极强的耐酸性:
- 不溶于单一酸: 黄金不与绝大多数常见的单一酸发生反应。例如:
- 盐酸:完全不反应。
- 硫酸:在稀或浓的冷硫酸中不溶,甚至在沸腾的浓硫酸中也极难溶解。
- 硝酸:是溶解银等金属的强氧化性酸,但无法溶解纯金。这是区分金和银的重要方法。
- 氢氟酸:不反应。
- 醋酸、磷酸等有机酸或弱酸:更不会与之反应。
- 例外:王水: 唯一能有效溶解黄金的常见混合酸是“王水”,由浓盐酸和浓硝酸按 3:1 的比例混合而成。王水能溶解金是因为:
- 硝酸将盐酸氧化成氯气和高活性的亚硝酰氯。
- 氯离子能与金离子形成稳定的络合物,如 [AuCl₄]⁻,极大地降低了金的电极电位,使其能够被氧化溶解。
- 这是一个特例,需要特定且强腐蚀性的混合酸才能实现。
耐碱性:
- 不溶于碱: 黄金不与强碱溶液(如氢氧化钠或氢氧化钾)发生反应。即使在高温下,它也能抵抗强碱的腐蚀。
抗硫化性:
- 不形成硫化物: 银暴露在含硫环境(如空气中有微量硫化氢)中会形成黑色的硫化银而变暗。相比之下,黄金对硫化物具有极强的抵抗力,不会形成稳定的硫化物,因此不会像银那样变色发黑。这是黄金首饰能长久保持光泽的重要原因。
抗卤素性(相对):
- 常温稳定: 在常温下,黄金不与氯气、溴单质或碘单质发生明显反应。
- 高温或特定条件下: 在高温下,金能与氯气反应生成氯化金,但它不稳定。金也能与溴水、碘的某些溶液反应,但条件相对苛刻,不如其他金属活泼。
与水不反应:
- 无论冷水、热水、水蒸气,黄金都不与之发生化学反应。
高还原电位:
- 金的标准电极电位非常高(Au³⁺/Au 为 +1.50 V)。这意味着金离子非常难以被还原成金属,或者说金属金非常难以被氧化成离子。高还原电位是黄金化学惰性的电化学基础。
总结来说,黄金化学性质稳定的主要表现可以概括为:
- 在空气中永不生锈、不变色。
- 不溶于绝大多数单一强酸(如盐酸、硫酸、硝酸)。
- 不溶于强碱溶液。
- 抗硫化,不形成硫化物导致变色。
- 常温下对卤素稳定。
- 与水不反应。
这些特性使得黄金能够承受绝大多数自然环境(空气、水、弱酸弱碱)和许多工业环境的侵蚀,保持其美观和价值。王水是唯一常见的、能溶解黄金的化学试剂,这进一步凸显了其化学稳定性之强。