此條目介紹的是符号为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 27 Co 金属光泽,银白色 名稱·符號 ·序數 钴(Cobalt)·Co·27 元素類別 過渡金屬 族 ·週期 ·區 9 ·4 ·d 標準原子質量 58.933194(3)[ 1] 电子排布 [Ar ] 3d7 4s2 2, 8, 15, 2
钴的电子層(2, 8, 15, 2) 發現 乔治·勃兰特 (1732年)分離 乔治·勃兰特 物態 固體 密度 (接近室温 ) 8.9 g ·cm −3 熔点 時液體密度8.86 g·cm−3 熔点 1768 K ,1495 °C ,2723 °F 沸點 3200 K ,2927 °C ,5301 °F 熔化热 16.06 kJ·mol−1 汽化热 377 kJ·mol−1 比熱容 24.81 J·mol−1 ·K−1 蒸氣壓
壓/Pa
1
10
100
1 k
10 k
100 k
溫/K
1790
1960
2165
2423
2755
3198
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−1 第二:1648 kJ·mol−1 第三:3232 kJ·mol−1 (更多 ) 原子半径 125 pm 共价半径 126±3(低自旋),150±7(高自旋) pm 晶体结构 六方密堆积
磁序 鐵磁性 居里点 1396 K 電阻率 (20 °C)62.4n Ω·m 熱導率 100 W·m−1 ·K−1 膨脹係數 (25 °C)13.0 µm·m−1 ·K−1 聲速 (細棒)(20 °C)4720 m·s−1 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 維氏硬度 1043 MPa 布氏硬度 700 MPa CAS号 7440-48-4 主条目:钴的同位素
鈷 ( ɡǔ ) (英語:Cobalt ),是一種化學元素 ,化學符號 为Co ,原子序數 为27,原子量 為7001589331950000000♠ 58.933195 u 。鈷和鎳一樣,在地殼 中只能有化合物形式,以少量沉澱於隕鐵 (Meteoric iron)的方式儲存。用還原方法冶煉 出的純元素,是一種堅硬、具有光澤的銀灰色金屬 。
以鈷為基底的藍色顏料(鈷藍 )自古以來就用在珠寶和油漆上,並賦予玻璃獨特的藍色調,但之後煉金術士 認為這個顏色是來自於鉍 這個已知金屬。礦工長期用「科博爾德礦石」(kobold ore )來稱呼某些製造藍色顏料的礦物 ,會被如此命名是因為它們在已知金屬中的含量較少,而且在提煉時會產生有毒的含砷 氣體。在1735年,首次發現這種礦石可被還原成一種新的金屬,這種礦石最終被命名為kobold 。
現今,有些鈷是特別由許多具金屬光澤的礦石之一製造得到的,例如輝砷鈷礦 (CoAsS)。然而,該元素通常是開採銅 和鎳 的副產物。剛果民主共和國 (DRC)和尚比亞 的帶狀產銅區 產量佔全球鈷產量的大部分。根據加拿大自然資源部 的數據,2016年剛果民主共和國就佔世界產量的50%以上(123,000噸)。[ 2]
鈷主要用於製造磁性 、耐磨和高強度合金 。化合物矽酸鈷和鋁酸鈷 為玻璃 、陶瓷 、油墨 、油漆 和清漆 提供獨特的深藍色。天然存在的鈷僅有一種穩定同位素 :鈷-59。鈷-60 是商業上重要的放射性同位素,被用作放射性追蹤劑 ,並用於生產高能伽馬射線 。
鈷是一組被稱為鈷胺素 的輔酶 的活性中心。維生素B12 是該類型中最著名的例子,是所有動物必需的維生素 。無機形式的鈷也是細菌 、藻類 和真菌 的微量營養素 。
名称
鈷的英文名称“Cobalt ”來自于德文 的Kobold,意為「壞精靈 」,因為鈷礦有毒,礦工、冶煉者常在工作時染病,鈷還會污染別的金屬,這些不良效果過去都被看作精靈的惡作劇。
分布
辉砷钴矿
稳定的钴同位素鈷-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:
鈷礦的分佈極為不均勻。目前全球礦產逾半產自剛果民主共和國 ,中國、加拿大等國生產額均占不到一成。[ 4]
性質
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
鈷在常溫下與水 和空氣 都不起作用,性質同鐵 、鎳 相似。在加熱時,鈷與氧 、硫 、氯 、溴 發生劇烈反應。也能與一氧化碳 形成羰基化合物 。
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(H2 O)6 ]2+ ,而四面体配合物大多数是蓝色的,如[CoCl4 ]2- 、[Co(CNS)4 ]2- 等。[ 5]
钴(III)
+3价的钴更常见于一些配合物,如[Co(NH3 )6 ]3+ 。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电池 的電極 ,以及製造特殊合金 。
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。[ 6]
电池
钴的化合物钴(III)酸锂 被广泛用于锂离子电池 (鈷酸鋰電池)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(CoAl2 O4) 投入生产。
也有鈷綠顏料。
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。
参考资料
^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip J. H.; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro A. J. Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report) . Pure and Applied Chemistry. 2022-05-04. ISSN 1365-3075 . doi:10.1515/pac-2019-0603 (英语) .
^ Danielle Bochove. Electric car future spurs Cobalt rush: Swelling demand for product breathes new life into small Ontario town. Vancouver Sun. Bloomberg. November 1, 2017.
^ 谢高阳 等. 无机化学丛书 第九卷 锰分族 铁系 铂系. 科学出版社, 2011. pp 240. 10.硫化钴(II). ISBN 978-7-03-030545-9
^ 全球爭奪新熱點——鈷 . 日經中文網. 2018年2月23日 [2018年3月12日] . (原始内容存档 于2020年4月19日) (中文(繁體)) .
^ 关于无机物颜色中的三个问题[J]. 杜小旺. 重庆师范学院学报(自然科学版). 1993年3月. Vol.10, No.1
^ Biggs, T.; Taylor, S. S.; Van Der Lingen, E. (2005). "The Hardening of Platinum Alloys for Potential Jewellery Application". Platinum Metals Review 49 : 2. doi :10.1595%2F147106705X24409 .
外部連結
钪 Sc 原子序:21 原子量:44.9559 熔点(K):1814 沸点(K):3103 电负度:1.36
钛 Ti 原子序:22 原子量:47.867 熔点(K):1941 沸点(K):3560 电负度:1.54
钒 V 原子序:23 原子量:50.9415 熔点(K):2163 沸点(K):3653 电负度:1.63
铬 Cr 原子序:24 原子量:51.9961 熔点(K):2130 沸点(K):2945 电负度:1.66
锰 Mn 原子序:25 原子量:54.9380 熔点(K):1517 沸点(K):2235 电负度:1.55
铁 Fe 原子序:26 原子量:55.845 熔点(K):1808 沸点(K):3023 电负度:1.83
钴 Co 原子序:27 原子量:58.9331 熔点(K):1768 沸点(K):3200 电负度:1.88
镍 Ni 原子序:28 原子量:58.6934 熔点(K):1728 沸点(K):3186 电负度:1.91
铜 Cu 原子序:29 原子量:63.546 熔点(K):1357 沸点(K):2840 电负度:1.9
锌 Zn 原子序:30 原子量:65.409 熔点(K):692 沸点(K):1180 电负度:1.65