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金(きん、英: gold, 羅: aurum)は原子番号79の元素。元素記号は Au。第11族元素に属する金属元素。 常温常圧下の単体では人類が古くから知る固体金属である。元素記号は Au であり、これはラテン語で金を意味する aurum に由来する。 柔らかく、可鍛性があり、重く、光沢のある黄色(金色)をしており、展性と延性に富み、非常に薄くのばすことができる。同族の銅と銀が比較的反応性に富むこととは対照的に、標準酸化還元電位に基くイオン化傾向は全金属中で最小であり反応性が低い。熱水鉱床として生成され、そのまま採掘されるか、風化の結果生まれた金塊や沖積鉱床(砂金)として採集される。 これらの性質から、金は多くの時代と地域で貴金属として価値を認められてきた。化合物ではなく単体で産出されるため精錬の必要がなく、装飾品として人類に利用された最古の金属である。銀や銅と共に貨幣用金属の一つであり、貨幣(金貨)として使用され、流通してきた。ISO通貨コードでは XAU と表す。また、医術、エレクトロニクスなどの分野で利用されている。
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白金 水銀
Ag

Au

Rg
79Au
外見
黄金色
一般特性
名称, 記号, 番号 金, Au, 79
分類 遷移金属
, 周期, ブロック 11, 6, d
原子量 196.966569(4) 
電子配置 [Xe] 4f14 5d10 6s1
電子殻 2, 8, 18, 32, 18, 1(画像
物理特性
固体
密度室温付近) 19.32 g/cm3
融点での液体密度 17.31 g/cm3
融点 1337.33 K, 1064.18 °C, 1947.52 °F
沸点 3129 K, 2856 °C, 5173 °F
融解熱 12.55 kJ/mol
蒸発熱 324 kJ/mol
熱容量 (25 °C) 25.418 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 1646 1814 2021 2281 2620 3078
原子特性
酸化数 5, 4, 3, 2, 1, -1(両性酸化物
電気陰性度 2.54(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 890.1 kJ/mol
第2: 1980 kJ/mol
原子半径 144 pm
共有結合半径 136±6 pm
ファンデルワールス半径 166 pm
その他
結晶構造 面心立方格子構造
磁性 反磁性
電気抵抗率 (20 °C) 22.14 nΩ·m
熱伝導率 (300 K) 318 W/(m·K)
熱膨張率 (25 °C) 14.2 µm/(m·K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(r.t.) 2030 m/s
強度 120 MPa
ヤング率 79 GPa
剛性率 27 GPa
体積弾性率 180 GPa
ポアソン比 0.44
モース硬度 2.5
ビッカース硬度 216 MPa
ブリネル硬度 25 HB MPa
CAS登録番号 7440-57-5
主な同位体
詳細は金の同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
195Au syn 186.10 d ε 0.227 195Pt
196Au syn 6.183 d ε 1.506 196Pt
β- 0.686 196Hg
197Au 100 % 中性子118個で安定
198Au syn 2.69517 d β- 1.372 198Hg
199Au syn 3.169 d β- 0.453 199Hg

(きん、: gold, : aurum)は原子番号79の元素。元素記号は Au第11族元素に属する金属元素

常温常圧下の単体では人類が古くから知る固体金属である。元素記号は Au であり、これはラテン語で金を意味する aurum に由来する[1]

柔らかく、可鍛性があり、重く、光沢のある黄色(金色)をしており、展性延性に富み、非常に薄くのばすことができる。同族のが比較的反応性に富むこととは対照的に、標準酸化還元電位に基くイオン化傾向は全金属中で最小であり反応性が低い。熱水鉱床として生成され、そのまま採掘されるか、風化の結果生まれた金塊や沖積鉱床(砂金)として採集される。

これらの性質から、金は多くの時代と地域で貴金属として価値を認められてきた。化合物ではなく単体で産出されるため精錬の必要がなく、装飾品として人類に利用された最古の金属である。銀や銅と共に貨幣用金属の一つであり、貨幣金貨)として使用され、流通してきた。ISO通貨コードでは XAU と表す[2]。また、医術、エレクトロニクスなどの分野で利用されている。

性質

原子番号は79であり、貴金属としては最も大きい[3]。 金は単体では金色と呼ばれる光沢のある黄色い金属であるが、非常に細かい粒子状(金コロイド)にするとルビー色に見える場合があり、時には色になる。これらの色は金のプラズモン周波数によるもので、主に黄色と赤を反射し青を吸収する。このため、薄い金箔を光にかざすと、反射と吸収の谷間にあたる緑色に見える。

展延性

展性・延性に優れ、最も薄くのばすことができる金属であり、1グラムあれば数平方メートルまで延ばすことができ、長さでは約3000メートルまで延ばすことができる。平面状に延ばしたものを「金箔」(きんぱく)、糸状に延ばしたものを「金糸」(きんし)と呼ぶ。華美な衣装を作るために、金糸は綿など一般的な繊維素材と併用される。逆に大きな展延性が精密加工や加工後の製品の耐久性が悪いという弱点にもなる。

合金

他の金属と同様に合金とすることが容易である。合金化は金にとっては硬度を上げることができ、他の金属にとっては伸長性が増し、本来の金色以外に変化に富んだ色調の地金とすることができる。銅との合金は赤く、は緑、アルミニウムは紫、白金パラジウムニッケルは白、ビスマスと銀が混ざった物では黒味を帯びた色調になる。自然に存在する金には通常10%程度の銀が含まれており、20%を超える物は、エレクトラム、青金または琥珀金と呼ばれる。さらに銀の量を増やしていくと、色は次第に銀白色になり、比重はそれにつれて下がる。

熱伝導・電気伝導・反応性

金は熱伝導電気伝導ともに優れた性質を持ち、空気では浸食されない。熱、湿気酸素、その他ほとんどの化学的腐食(通常の酸やアルカリ)に対して非常に強い。そのため、貨幣の材料や装飾品として古くから用いられてきた。

一方、金はある特殊な条件下で化合物を生成する。

ハロゲン
塩素を発生する王水ヨウ素を含むヨードチンキは金を溶かすことができる。
セレン酸
強力な酸化作用を有する熱濃セレン酸にも溶解する。さらに酸素の存在下でシアン化物の水溶液に錯体を形成して溶解する。この反応は金鉱石から金を抽出するために応用されている。

金化合物の性質

化合物中での金の安定な原子価は+1, +3であり、化合物あるいは水溶液中において Au3+ など単純な水和イオンは安定でなく、 および など主に錯体として存在する。AuCl など1価の金化合物はシアノ錯体を除いて一般的に水溶液中で不安定であり不均化しやすい。

金化合物は一般的に熱力学的に不安定であり、光の作用により分解し、単体の金を遊離しやすい。合金中において金はイオン化したとしても直ちに他の金属によって還元され、添加された金属は酸化される。このことも金が安定と言われる所以になっている。

利用の歴史

金は非常に有用な性質を多くもち、また精錬の必要がない単体の金そのままで自然界に存在しているため、精錬が必要ななどよりも早く人類が利用していた金属とされる。しかし産出は非常に限られていたため、有史以前から貴重な金属、貴金属として知られていた。また、そのままでは金として利用できない金鉱石であっても、アマルガム法や灰吹法などの冶金法によって取り出すことができた[4]

金の長い年月を経ても変化しないという性質は神秘性を産み、不老不死との関連としても研究された。占星術においては、中心に点が描かれた円の記号は太陽を表すと同時に金も表し、これは古代エジプトヒエログリフにも見られる。このように、金は歴史とともに利用価値の高さゆえの豊かさと富の象徴であり、金そのものの所有や鉱山の所有、採掘の権利などがしばしば個人間から国家間の規模にいたるまでの争奪や係争の要因ともなった。

紀元前の歴史

金は紀元前3000年代に使われ始めた。最古の金属貨幣は紀元前7 - 6世紀(紀元前670年頃)にリディアアリュアッテス2世王により造られたエレクトロン貨で、天然の金銀合金に動物や人物を打刻している。金は中国で時代に已に装飾品として使われ、春秋戦国時代には貨幣や象嵌材料として使用された。

古代エジプトのヒエログリフでは、紀元前2600年頃から金についての記述が見られる。ミタンニの王トゥシュラッタが、通常は粒として請求をしている。エジプトとヌビアは、史上でも有数の金産出地域である。『旧約聖書』でも、金について多く触れられている。黒海の南西部は、金の産出地として名高い。金を利用した物としては、ミダスの時代にまでさかのぼると言われている[誰によって?]。この金は、前述のリディアでの世界で初めての貨幣成立(エレクトロン貨)に大きく影響を及ぼしたと言われている。

日本での歴史

日本での古代の金製品は福岡県志賀島にて発見された漢委奴国王印などがある。古墳時代には奈良県東大寺山古墳出土の「中平」銘鉄剣や埼玉県稲荷山古墳出土の「辛亥」銘鉄剣など、鉄地に線を彫って金線を埋め込んだ金象嵌があった。

奈良時代までの日本は金を産出せず、供給は朝鮮半島新羅高句麗からの輸入に頼っていたが、749年百済王敬福奥州(現在の東北地方)で砂金の発見を報告し状況は一変する。8世紀後半からは逆に渤海、新羅などへ輸出され、遣唐使の滞在費用として砂金が持ち込まれることで後の「黄金の国」のイメージの原型が形作られた。

平安時代には奥州の金を掌握した奥州藤原氏によって平泉文化が栄えた。金をふんだんに使用した中尊寺金色堂は、マルコ・ポーロ東方見聞録で 紹介した黄金の国ジパングのモデルになったともされる。

(関連:金相場会所御定相場

世界の歴史

コロンブスなどの探検家によって行われたアメリカ原住民からの金の強奪は膨大な量に上った。とくに中央アメリカペルーコロンビアを原産とする物が多い。それらは金と銅の合金で作られており、スペイン人たちはTumbagaと呼んでいた。

1848年アメリカで、ゴールドラッシュと呼ばれる「金採掘を起因とする移民の大移動」が発生した。同様の現象は、現在までに6回発生している。

1899年から1901年までのボーア戦争イギリスボーアの鉱山労働者の権利と、南アフリカの金の所有権に関する争いである。

資産価値と金本位制

歴史上の評価を総括するならば、金は最も価値のある金属と考えられてきた。また純粋、価値、特権階級の象徴としてもとらえられてきた。これは、金が他の金属と比較して年代を経ても基本的な性質を損なわず、価値を保存する性質に優れていたことが大きな理由である。したがって、その後発展した多くの通貨制度においても、金は最も上位に位置する基準とされてきた(金本位制)。金の採掘は比較的容易であり、1910年からこれまでに、究極可採埋蔵量のうち75%ほどの金が産出されてきたと考えられている。地質学的に、地球上にある採掘可能な金の埋蔵量は、一辺が20 mの立方体に収まる程度と考えられている。

錬金術と科学

こうして金が財力として価値が見いだされると、新たに金を採掘するよりも容易に金が得られる技術の開発が試みられた。金そのものの性質を調べることに加え、それまでの冶金術を元に、身近な金属や物質から金を作り出す研究が盛んに行われ、これは錬金術として確立した。占星術からの引用で太陽を表す記号で金も表し、金を生み出すことができるとされた物質には賢者の石の名を与えた。錬金術師達により賢者の石を作ることに多くの努力がなされ、その試みの全ては失敗に終わったが、得られた多くの成果はその後の化学物理学の基礎となった。

現代では原子核物理学宇宙物理学の発展により、鉄(原子番号26)より重い元素核種中性子捕獲ベータ崩壊によって作られることがわかっている。この過程を解明するための再現実験で、金よりも原子番号が一つ大きい水銀(原子番号80)の安定核種に中性子線を照射すると放射性同位体が生成され、これがベータ崩壊することで金の同位体が得られる。ただしこれらは安定核種ではない(放射能を持つ)上に、実用に耐えうる十分な量の金を求めるのなら、長い年月と膨大なエネルギーが必要であり、得られる金の時価と比べるともちろん現実的でない。

自然界での金の生成

金を含むあらゆる元素は、宇宙の進化とともに生成されてきた。特に金のような重い元素は、星の爆発などのすさまじい天文現象で生成された。

宇宙で金を含むこのような重元素が作られるプロセスは、これまで漸近巨星分枝と呼ばれる赤色巨星内で合成される過程(s過程)と、そのような巨大な恒星が寿命を終え超新星爆発を起こす過程(r過程)の両方で合成されると考えられていた。しかし、これらの過程では、前者は中性子束が低いため反応断面積が小さく重元素は生成できず、後者は爆発の際に発生したニュートリノ中性子陽子に変えてしまうため、やはり重元素は生成しにくいことがわかってきた。最新の研究では、強い重力によって中性子の密度が非常に高くなった中性子星が合体する過程で、白金や希土類(レアアース)といった元素とともに金も大量に合成される可能性が高いことが判明した[5]

用途

金は、前述のような耐食性、導電性、低い電気抵抗などの優れた特性を持ち、20世紀になってからは工業金属として様々な分野で使用されている。一方で金属加工用途としての金は過度に軟らかいため、通常は銅や銀、その他の金属と鍛錬されて、合金として用いられる。

金とその他の金属の合金は、その見栄えの良さや化学的特性を利用して指輪などの装飾品として、また美術工芸品や宗教用具等の材料として利用されてきた。さらに貨幣、または貨幣的物品を代替する品物として用いられてきた。

フィクションの世界では金製品の武具が多く登場するが、現実には富や力の象徴として装飾等に用いられた以外には、ほとんど存在しない。これは金の、軟らか過ぎる、重過ぎる、高価過ぎる、といった性質のためである。

工業用品としての利用

近年では、廃棄された工業用品(おもに携帯電話などの電子基板)を溶解し、金、リチウムなどの貴金属や希少金属(レアメタル)を抽出する事業(いわゆる都市鉱山)も展開されている。

工学、メッキなど

  • 電気伝導体としての利用
    • 電気抵抗が小さく、延性が高いためコンピュータ (CPU) などの回路、電子部品ワイヤ・ボンディングなどに用いられる。ただし最近は、より安く導電率が同等のが台頭している。
    • 高い導電性と酸化による腐食に対する強い耐性から、表面を金メッキしたものは年月を経ても錆びないため、電子部品の電導体やコネクタの部品として広く利用されている。の方が導電性は高いが、空気中では表面に硫化物を生成して導電性が低下するため、金のほうがコネクタの材料としては優れている。
  • 可視光、非可視光、電磁波ともによく反射するため、宇宙服バイザー人工衛星の保護剤、電子戦機EA-6 プラウラーコクピット電磁シールドとして使用される。
  • 航空機の窓に防氷・防曇用ヒーターとして、極薄く引き伸ばした金等が挟み込まれている[6]
  • フルートをはじめとした管楽器などの材質(管やキィ部分)に用いられる。

化学

  • 触媒として広く利用されている。表面化学の研究の進展により主に単結晶表面での反応性が調べられ、極めて不活性であると考えられてきた。しかし、春田正毅らによって、金の粒子径(1 - 10 nmでの)制御により一酸化炭素を-78 °Cの低温下でも二酸化炭素に酸化できるという発見、および酸素水素混合ガスを酸化剤に用いてプロピレンを選択的にエポキシ化できるという発見がなされてから一転、金触媒ブームが巻き起こった[7]。また、金の様々な合金はこの分野で作られたのが初めである。
  • 金化合物を酸化第1錫(SnO)とともに弱い酸化雰囲気下でガラスに溶融すると、ワインレッドに近い色を発色する。これを金赤と呼びガラスの着色技術として利用されている(クランベリーガラス)。
  • 金コロイドは0.3μm 程度の粒径を持つ。非常に強烈な色素として多くの研究室で応用が研究されている。

生物学・医学

  • 走査型電子顕微鏡で用いる生物のコーティング材として用いられている。
  • 鍼治療用として、金を含む材質の鍼が製造されている。一般的なステンレスの鍼に比べて高価なため、金の鍼を使うのが効果的とされる特異な症状に対してコスト面で折り合いがつく場合に用いられる。
  • 歯科の治療に用いる歯冠として古くから利用されている。金歯や金パラ(金銀パラジウム合金、銀歯の一つ)として使われていたが、現在はコバルトクロム合金やセラミック材料などのより安い素材に置き換えらつつあり、金の使用は減少しつつある[8]。しかし、日本では金銀パラジウム合金が医療保険適用となっているため、日本での歯科用途での金の使用は減少していない[8]
  • 放射性同位体 198Au(半減期2.7日)はいくつかのの抑制治療に用いられている。
  • 金シアン化合物が結核菌の増殖を抑えることが1890年コッホにより見出され、金チオ硫酸ナトリウム金メルカプトペンゾールなどが結核の治療薬に用いられた。やがて、それまで結核の一症状と考えられていたリウマチが別の病気であることが判明し、1960年頃までに主にヨーロッパで金チオマレイン酸、金チオグルコースなどが開発された。これらが自己免疫疾患を抑えるのに有効である判明してからは、副作用を抑えたリウマチ性関節炎に有効な治療薬(ミオクリシン、オーラノフィン等)も開発され、日本では医療保険適用として薬価収載されている。金剤によるリウマチ治療は「クリソテラピー」と呼ばれる。
  • 金を静脈中に投与すると、肝臓に選択的に分布することが知られており、同位体を用いた診断が行われていたことがあった。

通貨・投資対象としての利用

通貨
流通目的の金貨として利用する場合は、単体では軟らかすぎるため、銀や銅など他の金属と混ぜた合金として利用されてきたが、最近の主に投資目的の地金型金貨においては純金製のものが一般的になっている。日本でも江戸時代には小判一分判などの金貨が流通していた。
資産
地金や装飾品として手元に保管のほか、金鉱山会社の株式、金を投資対象とする金融商品(金ETF純金積立など)が取り扱われている。また、各国の中央銀行は、金準備として金を保有している。
明治時代になっても、金は銀行が発行する紙幣との交換が可能で、その価値が保証されていた。現在は、紙幣との交換はできない。キロバー(質量1キログラムの地金)の購入の場合は、地金商や鉱山会社などの貴金属専門業者等で購入するよりも商品取引員で購入するほうが、東京商品取引所の金先物市場の期近を活用しているため、東京商品取引所の受渡供用品であり、そして、受渡供用品の商号または商標の指定は出来ないが、中間マージンが低い分安いコストで購入できる。逆にキロバーを鋳造する地金商からの購入の場合は、自社で溶解し自社ブランドの刻印を刻んで販売するため、その分コストを上乗せされ販売されている。金本位制が崩壊した今も、(恐らくはその名残として)貨幣のような価値をまだ認められていると考えられる[要出典]

装飾品としての用途

  • キャストプレスを用いた量産タイプの指輪やブローチ、彫金による一品ものなどジュエリーとしての用途が多い。
  • 金糸は、刺繍等に用いられる。
  • 金箔は、美術工芸品・建造物に用いられる。

金は通常錆びることがなく、アクセサリーとして手入れしやすく安心して身につけられることも人気の理由となっているが、一部にアレルギーに関する懸念がある。

純金は軟らかく、そのままでは装飾品として機能しづらい。従ってほとんどの場合、別の金属(割り金)を添加した合金を用いて装飾品を作る(純度に関しては当該項目を参照)。国内の装飾品では K18 や K14 が一般的であるが、欧米ではK9やK8も市場に多い。

金を使った装飾品は特にインドや中国で需要が高い[8]。また、日本製の金装飾品は品質が高く、アジアからの観光客に人気がある[8]。現在は貴金属を使わないコスチュームジュエリーなどが伸びてきており、金装飾品の需要を減らしている[8]

食用としての利用

厚生労働省では既存添加物89番、E番号では着色料E175として分類される。インドなどでは、バーク(サンスクリット語: वरक)と呼ばれ食されている。ヨーロッパでは16世紀から食されており、もとは薬用として摂取されていた。もっとも有名な例としては、1598年以前から生産されている金粉を添加した薬用酒「ゴールドワッサー」などがある。

  • 金箔や金粉は味や栄養に影響しないが華やかに見えるという点から、飲料や料理の食材にあるいは酒に混ぜるなどして用いられる。この用途の金粉には、割り金として銅は含まれていない(銅抜きと呼ばれる)。
  • 食器類に用いる場合は、見栄えをよくするのみならず、食品に金属の味をつけない利点がある。

カラーゴールド

金-銀-銅三元合金の色相図

金合金は、割り金の銅、パラジウム等の配合によって様々な色調を示す。これらを総称してカラーゴールドと呼ぶ。

カラーゴールドの代表的なものをあげる。

イエローゴールド
K18 の場合、金750‰、残りを銀銅等量のものをイエローゴールドと称している。しかし、銀4 - 6、銅6 - 4の比率の範囲も、イエローゴールドの範疇としている(ISO8654)。一般的に認知されている金色に近い。
グリーンゴールド
K18 の場合、金750‰で残りが銀の合金をグリーンゴールドと称している。日本語では青割り、または青金という。ブルーゴールドという呼称もよく利用される。ISO8654 の金の色と名称の範囲で、グリーンゴールドの成分比率と色名を定めている。
ピンクゴールド
K18 の金750‰、残りの割り金の80 %銅の合金を一般的に、ピンクゴールドと称している。パラジウムを加えることがある。万年筆の装飾などにおいて、他の色とは異なる高級感を演出する際に利用される。色合いは銀に近く、わずかに銅のような赤みを有する。
レッドゴールド
K18 の金750‰、残りの割り金が全て銅の合金をレッドゴールドと称している。グリーンゴールド同様、ISO8654 で成分比率と色名を指定している。日本語では赤割り、または赤金と言う。
パープルゴールド
金800‰に対してアルミニウム約200‰程度の割合の合金[9]で、地金は紫色を呈する。脆いという性質があったが近年の加工技術により宝飾品として部分的に利用されている。
ホワイトゴールド 白色金
ニッケル系とパラジウム系があり、金にそれぞれの元素と、前者は、さらに銅、亜鉛を、後者はさらに銀、銅を加えて、白色化した金合金をホワイトゴールドと称している。K18 の場合、ニッケル系、パラジウム系ともそれぞれ50‰以上を含まないと、白色度が不足する。一般社団法人日本ジュエリー協会は色差を用い、ホワイトゴールドの色の範囲を指定している。以前は白金の代用品として装飾品に用いられたが、現在はカラーゴールドの一種としての地位を得て、イエローゴールド以上に普及している。

このほか、黒味がかったブラック・ゴールドや、柔らかな金茶色のベージュ・ゴールドなどもある。

純度

合金の主成分の含有率を純度、または品位という。金の品位は、24分率で表される習慣がある。その場合、純金は24金、24カラット (Karat)、あるいは、K24 と表す。そして、金の含有率に従い数値を変える。例えば、18金は金の含有率が18/24、すなわち750‰であることを表し、装飾品に750と刻印される。なお、このカラットは宝石重量を表すカラット (carat・1ct=0.2g) とは異なるものである。

カラット (Karat)
現在でも金の装飾品や万年筆のペン先の純度表示に使われている。
ちなみに金の純度を24分率で表す単位のことで、K24(24金)とは純度の24分の24を表す(純金)。K22(22金)なら24分の22 (91.67 %、ジュエリー用916‰)、K18(18金)なら24分の18 (75 %、ジュエリー用750‰)となる。
千分率(‰ パーミル)
ジュエリー用金合金は、次のように千分率で表すと決められている。また、その単位は最低値であり、マイナスは不可とされる。
多くの国は、ISOやCIBJOの定める品位区分に基づいた製品を作っているが、日本国内では市場に合わせて品位が開発されているので、下に明記された区分以外の品位も存在する。
ISO9202 JIS-H6309 の品位区分[10]
916(K22に相当) 750(K18に相当) 585(K14に相当) 375(K9に相当)
CIBJO(国際貴金属宝飾品連盟)の品位区分
999 986 916 750 585 416 375 333
造幣局貴金属製品品位証明区分
999 916 750 585 416 375
純金の扱い
日本では99.99 %以上の純度の金を24カラット、または純金と表示して良いことになっている。[要出典]また、ジュエリー用金合金の場合は、999以上を純金と表示してもよい。ただし、1000分の1に硬化材が添加されている可能性があるので、地金取引に用いるインゴットの純金とは異なる。このほか、純金の度合いを0.995などのように0から1の間の数値で表すこともある。
偽造
貴金属製品品位を証明する刻印(ホールマーク)で純度を保障されているが、メッキや純度を偽わる偽造品が作られることがある。
また、表面は純金でも、中身を金と近似の比重をもった金属タングステンなどに入れ替える事件も発生している[11][12]
純度分析
紀元前3,500年頃から、インダス文明では試金石による成分分析が行われていた[13]。近年では、内部まで確認する必要が出てきたため、超音波探傷検査X線ICP発光分光分析装置などの利用が試みられている。

金鉱床

酸化をほとんど受けない金は、自然金(しぜんきん、native gold、金の単体)として得られることがほとんどである。また金は、火成岩中にも極微量に含まれる。ただし、採算が取れるほど固まって産出されるのはまれである。一方、低品質の金鉱床では、含金珪酸鉱と呼ばれ、銅などの非鉄金属製錬の溶剤用の珪酸鉱石として出荷される場合もある。これは銅やなどの精製過程に用いられ、副産物として金が得られる。

金鉱山として金を産出する場合は、金の鉱脈、あるいは鉱染を受けた岩体に沿って掘っていく。そのほかに、金を含む鉱石が風化した、砂状のものをパンニング皿(側面に一定間隔で凹凸の刻みが入れてある皿)などの道具によってより分ける砂金掘りの方法もある。

通常、石英炭酸塩、まれに硫化物の鉱脈(英:vein)の中に自然金として存在する。硫化物では黄鉄鉱黄銅鉱方鉛鉱閃亜鉛鉱硫砒鉄鉱輝安鉱磁硫鉄鉱などの鉱床に含まれていることが多い。非常に稀であるがペッツ鉱カラベラス鉱シルバニア鉱ムスマン鉱ナギヤグ鉱クレンネル鉱などの鉱脈に含まれていることもある。また、金は鉱化流体として存在していることが多く、間隙の多い岩体を金を含む熱水が通過した場合は鉱染状に金が産出する。この場合、鉱石単位量当たりの金含有量は少ないものの、総量が多くなることがある。

熱水鉱床変成岩と火成岩のなかに生成する。

鉱床は風化や浸食されていることもあり、その場合、金は砂金として小河などに流されるが比重が大きいために沈殿しやすく、重い鉱物の漂砂鉱床砂鉱床英語版に集まっている。もう一つ重要な鉱床は堆積頁岩または石灰岩の鉱脈で、これはまばらに単体の金が白金などの金属とともに散在する形で存在する。

金は地球全体の地殻内に広く分布して存在しており、存在比は0.003 g/1000 kg程度 (0.003 ppm) である。また、海水中にも金は含まれており、その割合は1000 kgあたり0.1 - 2 µg (1×10−4 - 2×10−3 ppb) 程度である。

公害

金鉱床は銀、銅や水銀、硫化鉄テルルなどのレアメタル、砒素を同時に産出することが多い。銀やレアメタルは鉱山の収益を補えるが、脈石となる水銀や砒素はそのまま廃棄されると公害の原因になり、公害対策や公害処理の費用のために逆に収益に影響を及ぼすことがある。

金鉱床と直接の関係は無いが、金の製錬の際にはアマルガム法(水銀)や青化法(シアン化合物)といった有毒物質を使用する場合が多く、金の生産に付随して排出される鉱滓や排水、廃液を適切に処理しないと周辺地域の環境汚染につながる場合がある。

金鉱山

経済的に金鉱山と言える物は平均して1000 kgあたり0.5 gの金を産出する必要がある。典型的な鉱山では、露天掘りで1 - 5 g/1000 kg (1 - 5 ppm)、通常の鉱山で3 g/1000 kg (3 ppm) 程度である。人間の目で見て金と分るには鉱脈型の鉱床で少なくとも30 g/1000 kg (30 ppm) 程度の濃度が必要で、それ以下の金鉱石では鉱石内に金があることを人間の目で見分けることはほとんどできない。

沖積層の鉱床では砂鉱床採掘英語版が用いられ、堅い岩の鉱脈では金属抽出が用いられる。金の精製を完了するには塩素処理または電解精錬を用いる。海水中には前述の通り金が含まれているが、2014年現在採算の取れる抽出方法は見つかっていない。

日本の鉱山

日本ではかつて、比較的多く金が産出された。マルコ・ポーロの『東方見聞録』などで「黄金の国」と呼ばれていたのも、日本産の金が出回っていたからである。

戦国期には甲斐国において黒川金山湯之奥金山が稼業し、金山衆により採掘された金鉱石を粉成、精錬し金生産を行なっていたと考えられている。

しかしながら、江戸時代前期、すなわち寛永年間以降は国産の金山は徐々に衰え始めた。たとえば有名な佐渡金山もすでに採掘をやめ、現在は観光地化している。大正昭和初期の頃には東洋一の金山と言われた北海道鴻之舞金山は採算ベースに乗る金を全て掘り尽くし1973年(昭和48年)に閉山。現在では、辛うじて1985年(昭和60年)から菱刈鉱山が採掘されるなどのみである。この一方、現在海底の熱水鉱床からの産出が将来的に期待されている。

恐山では温泉沈殿物として金の異常濃集体が発見されており、日本の地質百選に選定された(「恐山の金鉱床」)。地質調査によると、金の含有量は鉱石1トン当たり平均約400グラム、場所によっては6500グラムにも達するが、この一帯は国定公園に指定されている上、土壌には高濃度の砒素が含まれていて、作業者の生命にも危険が及ぶため、商業目的の金の採掘は不可能とされている。

産出国

1880年代から南アフリカ共和国が金産出の2/3を占め、ヨハネスブルグは世界で最も多くの金を産出する都市と言われていたが、2004年時点では1/3まで比率が低下した。オレンジ自由州トランスバール州にある金鉱山は世界で最も深く掘られた鉱山となっている。その他の主な金の産出地としてはロシアカナダアメリカオーストラリア西部にある。2009年現在、産出が最も多い国は中国である。

南アフリカ共和国では、Witwatersrand 地方に先カンブリア時代に形成された鉱山が集中している。金鉱床は約400kmに及ぶ露頭に沿っている。金の生産は安定しており、産出国側も値崩れを予防するために市場に供給される量を調整しており年度ごとの増減は少ない[14]。南アフリカ共和国での電気供給不安などのサプライ懸念がある上に、新規の鉱山開発などが年々難しくなっており、実際に過去10年の範囲で考えれば供給量は微減しているとも言われる[15]。この一方上述のように新たな採掘技術の可能性や海水からの抽出等については今後の技術開発に拠るものであり、資源として枯渇に向かっているわけではない。

2009年の金産出国ランキング上位10カ国[16]
産出国産出量(トン)世界シェア %
1中華人民共和国32013.1
2アメリカ合衆国2239.1
3オーストラリア2229.1
4南アフリカ共和国1988.1
5ロシア1917.8
6ペルー1827.4
7インドネシア1305.3
8カナダ974.0
9ウズベキスタン903.7
10ガーナ863.5
-世界合計2,450100

金の地上在庫

イギリスの貴金属調査会社トムソン・ロイターGFMS社 の統計によれば2014年末時点で総量は 183,600トンである(金の地上在庫とはこれまでに採掘され精製加工された金の総量のこと)[17]

(参考)主要各国の保有量[18]
日本にある金の総量
2008年1月現在、日本に「地上資源」ないし「都市鉱山」として存在する金は約6800トンで、これは全世界の金の現有埋蔵量の約16 %にも及ぶ量である[20]

化合物と同素体

塩化金(III) (AuCl3) とテトラクロリド金(III)酸(塩化金酸)(HAuCl4) は最も有名な金化合物の一つである。金を含む化合物は多くの場合、金原子は+1または+3の酸化状態として存在する。

金イオンは1価、3価ともに軟らかい酸であり、軟らかい塩基錯体を形成しやすい。またフッ素との反応では+5価の酸化状態もとり、フッ化金(V) (AuF5) を形成する。さらに金疹とよばれる Auアニオンを含む CsAu や RbAu、およびテトラメチルアンモニウム金 (CH3)4N+ Au) のような化合物を形成する。これは水素化ナトリウムにおけるヒドリドのように、主に非金属元素がとる-1価と同形式のものである。

これまで合成された金の化合物の種類は同族の銀や銅とくらべると少ない。下記に主な化合物を列挙する。

なお、金の同素体は確認されていない。

同位体

1種の安定同位体と、18種の放射性同位体が確認されている。

毒性

安全性
単体の金は(王水の例外を除いては)強酸などとも反応しない。化学的反応性が低い金属であるが、必須ミネラルであるカルシウムカリウム、鉄等と異なり健康な人体には必須な元素ではないとされている[21]。このため、金は銀ともに食品添加物として認可されており、金粉や金箔が製造用剤・着色料の目的で使われている。また、金・銀ともに、歯科用材料(いわゆる金歯・銀歯)として長らく使用されており、また金糸が織り込まれた衣服の着用なども行われ、その安全性は実証されているとされる。
食用された金は、胃酸などの消化液とは全く反応せず、体内を素通りしてそのまま排泄されてしまう。これが、(イオン化されていない)純金の食用が、人体に何の効用も毒性ももたらさないことの根拠とされる。また、金箔に微量に含まれる銀も、胃酸では溶解しないとされている。また量的にも、金箔に使用される程度の微量な量の摂取では健康に影響しないと言われる。
金属アレルギー
ホワイトゴールド等の混合金に含まれるニッケルやパラジウム等によって金属アレルギーを発症する可能性があるという指摘がなされている[22][23]
金イオン毒性(金中毒)
金イオンは安定な単体の金とは異なり酸化力が強く、無機金塩類は毒物及び劇物取締法等により劇物に指定されている[24]。金イオンは人間に限らず、ほとんどの生物(一部の真正細菌デルフチア・アシドボランスは耐性を持つ[25])に対して毒性を示す。
これらの毒性は金による中毒(金中毒)と呼ばれ、症状としては接触皮膚炎、接触アレルギー腎臓障害、貧血等があげられている[21]。主に装飾品から溶解した微量金イオンに対してアレルギーが形成された人に見られる。また、金チオリンゴ酸ナトリウムを過剰に投与すると、その蓄積によって金中毒の症状が起こることがわかっている[21][26]
金中毒の解毒剤としては一般の重金属中毒の解毒に使われるジメルカプロール (HSCH2CHSHCH2OH) を処方する。ジメルカプロールは金と安定な錯体を形成して、速やかに体外に除去する働きをもつ。

金に関連する作品

脚注

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  1. ^ 桜井弘 『元素111の新知識』 講談社1998年、322頁。ISBN 4-06-257192-7 大和言葉で「こがね/くがね黄金: 黄色い金属)」とも呼ばれる。
  2. ^ Currency codes - ISO 4217”. 国際標準化機構. 2015年10月25日閲覧。
  3. ^ 同じ第11族元素であるレントゲニウムは、単体金属としては未確認であり、有用的に用いられた例はなく現在は貴金属には含めない。
  4. ^ 甲斐黄金村 灰吹法の歴史
  5. ^ 中性子星合体は金、白金、希土類等の生成工場 |publisher=国立天文台|date=2014-07-01
  6. ^ 電磁シールドを有する航空機のコックピット窓、航空機 WO 2011132349 A1
  7. ^ T. Ishida, M. Haruta, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7154.
  8. ^ a b c d e ゴールド・デマンド・トレンド 2012年第2四半期 World Gold Council
  9. ^ Weblio辞書 新語時事用語辞典
  10. ^ ジュエリー及び貴金属製品の素材等の表示規定(pdf)
  11. ^ 蛍光X線分析法等を用いた金製品の判別について - 関税中央分析所報 第 54 号(pdf)
  12. ^ 平成19年の犯罪情勢 - 警察庁(pdf)
  13. ^ Bisht, R. S. (1982). “Excavations at Banawali: 1974-77”. In Possehl, Gregory L.. Harappan Civilization: A Contemporary Perspective. New Delhi: Oxford and IBH Publishing Co.. pp. 113–124. 
  14. ^ 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (World Metal Statistics) PDF
  15. ^ ワールドゴールドカウンシル発表
  16. ^ 二宮書店『地理統計要覧 2012年版』
  17. ^ GFMS GOLD SURVEY 2015 - 田中貴金属工業株式会社
  18. ^ 朝倉慶 『恐慌第2幕 – 世界は悪性インフレの地獄に堕ちる』 ゴマブックス 2009年
  19. ^ 1999年5月の上院銀行委員会で、当時の FRB 議長であったグリーンスパンは「金(ゴールド)の、売却はいたしません。ゴールドは究極の通貨だからです」と述べている。
  20. ^ (物質・材料研究機構「わが国の都市鉱山は世界有数の資源国に匹敵」)
  21. ^ a b c 『最新図解 元素のすべてがわかる本』、218頁。
  22. ^ Sierrajour宝石まめ知識金属アレルギー
  23. ^ 山手皮膚科クリニック金属アレルギー検査
  24. ^ 毒物・劇物リスト - 物質構造科学研究所公式サイト内のページ
  25. ^ Gold biomineralization by a metallophore from a gold-associated microbe Nature Chemical Biology
  26. ^ ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典金中毒

参考文献

関連項目


アルミニウムArsenical copperベリリウムビスマスクロムコバルトガリウムガラス合成樹脂Plexiglasステンレス鋼鉄骨構造インジウムマーキュリーニッケルプルトニウムロジウムサマリウムスズウラン亜鉛ジルコニウムAluminium-lithium alloyアルニコ磁石BirmabrightジュラルミンHiduminiumHydronaliumItalmaMagnaliumアルミニウム合金Y alloyウッドメタルRose's metalChromium hydrideニクロムMegalliumステライトVitalliumベリリウム銅ビロン黄銅Calamine brassChinese silverDutch metalGilding metalMuntz metalPinchbeck (alloy)トムバック青銅アルミニウム青銅Arsenical bronzeBell metalFlorentine bronzeGlucydurGuanín (bronze)砲金リン青銅Ormoluスペキュラム合金コンスタンタン水素化銅Copper–tungstenCorinthian bronzeクニフェ白銅Cymbal alloysデバルダ合金エレクトロン貨HepatizonマンガニンMelchior (alloy)洋白Molybdochalkosノルディック・ゴールド赤銅 (合金)TumbagaAlGaGalfenolガリンスタンホワイトゴールドRhoditeCrown goldエリンバーField's metalFernicoフェロアロイフェロセリウムフェロクロムフェロマンガンフェロモリブデンFerrosiliconFerrotitaniumFerrouraniumインバー鋳鉄Iron–hydrogen alloy銑鉄Kanthal (alloy)コバールStaballoyスピーゲルBulat steelCrucible steelクロムモリブデン鋼ダマスカス鋼高マンガン鋼高速度鋼Mushet steelマルエージング鋼高張力鋼Reynolds 531ケイ素鋼ばね鋼AL-6XNCelestriumAlloy 20Marine grade stainlessMartensitic stainless steelSanicro 28Surgical stainless steelZeron 100Silver steel工具鋼耐候性鋼Wootz steelはんだTerne活字合金Elektron (alloy)アマルガムマグノックスAlumelBrightrayChromelHaynes InternationalインコネルモネルNicrosilNisilNickel titaniumMu-metalパーマロイSupermalloyNickel hydrideプルトニウムガリウム合金ナトリウムカリウム合金ミッシュメタルリチウムTerfenol-DPseudo palladiumScandium hydrideサマリウムコバルト磁石Argentium sterling silverBritannia silverDoré bullionGoloidPlatinum sterling四分一 (合金)スターリングシルバーTibetan silverTitanium Beta Cチタン合金Titanium hydrideGum metalTitanium gold窒化チタンバビットメタルBritannia metalピューターQueen's metalWhite metal水素化ウラン(III)ZamakZirconium hydride水素ヘリウムホウ素窒素酸素フッ素メタン中二階原子Rocker boxSafety lamp鉱石

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