此条目介绍的是符号为Co的化学元素钴。关于分子式为CO的化学分子,请见“一氧化碳”。关于其他用法,请见“CO”。

钴   27Co
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铁 ← → 镍
外观
金属光泽,银白色
概况
名称·符号·序数钴(Cobalt)·Co·27
元素类别过渡金属
族·周期·区9 ·4·d
标准原子质量58.933195(5)(2)
电子排布

[氩] 3d 4s
2, 8, 15, 2

历史
发现乔治·勃兰特(1735年)
分离乔治·勃兰特
物理性质
物态固体
密度(接近室温)
8.9 g·cm
熔点时液体密度8.86 g·cm
熔点1768 K,1495 °C,2723 °F
沸点3200 K,2927 °C,5301 °F
熔化热16.06 kJ·mol
汽化热377 kJ·mol
比热容24.81 J·mol·K

蒸气压

压/Pa1101001 k10 k100 k
温/K179019602165242327553198
原子性质
氧化态5,4,3,2,1,-1
(两性)
电负性1.88(鲍林标度)
电离能

第一:760.4 kJ·mol
第二:1648 kJ·mol
第三:3232 kJ·mol

(更多)
原子半径125 pm
共价半径126±3(低自旋),150±7(高自旋) pm
杂项
晶体结构六方密堆积
磁序铁磁性
居里点1396 K
电阻率(20 °C)62.4n Ω·m
热导率100 W·m·K
膨胀系数(25 °C)13.0 µm·m·K
声速(细棒)(20 °C)4720 m·s
杨氏模量209 GPa
剪切模量75 GPa
体积模量180 GPa
泊松比0.31
莫氏硬度5.0
维氏硬度1043 MPa
布氏硬度700 MPa
CAS号7440-48-4
最稳定同位素

主条目:钴的同位素

同位素丰度半衰期 (t1/2)衰变
方式能量(MeV)产物
Co100%稳定,带32个中子
Cosyn5.2714 yβ, γ2.824Ni

是一种化学元素,符号为Co,原子序27。钴和镍一样,在地壳中只能有化合物形式,以少量沉淀于陨铁(Meteoric iron)的方式储存。用还原方法冶炼出的纯元素,是一种坚硬、具有光泽的银灰色金属。

以钴为基底的蓝色颜料(钴蓝英语cobalt blue)自古以来就用在珠宝和油漆上,并赋予玻璃独特的蓝色调,但之后炼金术士认为这个颜色是来自于铋这个已知金属。矿工长期用哥布林矿石( kobold ore) (German for goblin ore)来称呼某些制造蓝色颜料的矿物,他们会被如此命名是因为他们在已知金属中的含量较少而且在提炼时会产生有毒的含砷气体。在1735年,发现这种矿石可被还原成一种新的金属(自古以来第一次被发现),这种矿石最终被命名为kobold

现今,有些钴是特别由许多具金属光泽的矿石之一制造得到的,例如辉砷钴矿(CoAsS)。然而,该元素通常是开采铜和镍的副产物。刚果民主共和国(DRC)和赞比亚的带状产铜区英语The copper belt产量占全球钴产量的大部分。根据加拿大自然资源部的数据,2016年刚果民主共和国就占世界产量的50%以上(123,000吨)。钴主要用于制造磁性,耐磨和高强度合金。化合物硅酸钴和铝酸钴(II)英语cobalt blue(CoAl2O4,钴蓝)为玻璃、陶瓷、油墨、油漆(paint英语paint)和清漆英语varnish提供独特的深蓝色。天然存在的钴仅有一种稳定同位素钴-59。钴-60是商业上重要的放射性同位素,用作放射性追踪剂英语radioactive tracer并用于生产高能伽马射线。

钴是一组被称为钴胺素的辅酶的活性中心。维生素B12是该类型中最著名的例子,是所有动物必需的维生素。无机形式的钴也是细菌,藻类和真菌的微量营养素。

名称

钴的英文名称“Cobalt”来自于德文的Kobold,意为“坏精灵”,因为钴矿有毒,矿工、冶炼者常在工作时染病,钴还会污染别的金属,这些不良效果过去都被看作精灵的恶作剧。

分布

辉砷钴矿

稳定的钴同位素钴-59是通过超新星上的R-过程生成的。钴在地球上的分布极为广泛,但在地壳中的含量仅0.0023%,许多铁﹑镍﹑铜等矿中都含有微量的钴。天然水﹑泥土和动植物中都发现有钴的踪迹。

自然界中,钴经常和铁伴存,尽管铁陨石中钴的丰度要小于镍,但两者都是陨铁的特征成分。与镍一样,虽然未发现钴在古地壳以金属的形式存在,但陨铁合金中的钴由于未受氧气和水分的侵蚀能以金属(合金)的形式存在。

化合物形式的钴是铜和镍矿石中的次要成分。

钴矿:

钴矿的分布极为不均匀。目前全球矿产逾半产自刚果民主共和国,中国、加拿大等国生产额均占不到一成。

性质

物理性质

钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属。

化学性质

钴在常温下与水和空气都不起作用,性质同铁、镍相似。在加热时,钴与氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。也能与一氧化碳形成羰基化合物。

化合物

主条目:钴化合物

钴最常见的化合价是+2,此外还有0和+3价的钴化合物。

钴(II)

+2价的钴可以和所有阴离子形成钴盐,如氯化钴、硫酸钴和乙酸钴等。

Co(II)的配合物的颜色是很有意思的,八面体配合物大多数是粉红色的,如[Co(H2O)6],而四面体配合物大多数是蓝色的,如[CoCl4]、[Co(CNS)4]等。

钴(III)

+3价的钴更常见于一些配合物,如[Co(NH3)6]。而以水为配体的Co(III)配合物不如氨的稳定,而二价的钴氨配合物很容易在水中被空气或其它氧化剂氧化为三价钴的配合物。

对于一些简单化合物,三氧化二钴、羟基氧化钴也是已知的。

用途

钴最主要的用途是制作合金。

合金

钴铬合金可以用于牙科填补材料,以取代对部分人致敏的含镍材料。

钴以5%的比例添加于铂中出现于首饰中,这种合金略有磁性。

电池

钴的化合物钴(III)酸锂被广泛用于锂离子电池(钴酸锂电池)中。

染料

在19世纪之前,钴元素的最广泛的用处就是染料。自从中世纪,钴就作为一种蓝色玻璃的添加物钴蓝(CoAl2O4)投入生产。

也有钴绿颜料。

放射性同位素

钴-60是一个γ射线的放射源,它是通过用中子轰击钴而产生的高能放射源。它释放出两种γ射线,其能量分别为1.17和1.33MeV。

其他

钴在电镀方面也有广泛应用,由于其吸引人的外观,坚硬和具有抗氧化性,还用于作为瓷釉的底釉。

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