27Co58.933

原子序数 27 · 过渡金属

Co

别名: Cobalt

钴是一种坚硬、带蓝色调的银白色磁性金属。数千年来,钴的化合物一直把玻璃和陶器染成深蓝色;如今,这种金属对喷气发动机合金、强力磁体以及许多锂离子电池的正极都至关重要,它还位于维生素B12分子的中心。

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主要性质

原子序数27
原子量58.933 (CIAAW 2024 简化标准原子量)
分类过渡金属
9
周期4
d
物态(25 °C,1 atm)固态
熔点1768 K (1494.8 °C)
沸点3200 K (2926.8 °C)
密度8.86 g/cm³
电负性(鲍林标度)1.88
原子半径(范德华半径)192 pm
第一电离能7.881 eV
电子亲和能0.661 eV
氧化态+3, +2
发现1735

电子排布

简写
[Ar]4s2 3d7
完整
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2
各电子层电子数
2 · 8 · 15 · 2

轨道表示式

1s2↑↓
2s2↑↓
2p6↑↓↑↓↑↓
3s2↑↓
3p6↑↓↑↓↑↓
3d7↑↓↑↓
4s2↑↓

在周期表中的位置

发现历史

早在人们知道这种元素存在之前,钴的化合物就已被使用。埃及的玻璃工匠、波斯的陶工,以及后来中国青花瓷的制作者,都用含钴矿物来获得浓郁的蓝色。大多数人以为这种颜色来自铋或其他已知物质。

18世纪30年代,瑞典化学家 格奥尔格·布兰特 研究了用于制造蓝色玻璃的矿石,证明这种颜色来自一种此前未知的金属,而不是许多人所认为的铋。他的发现通常被定在1735年,这使钴成为自古代以来第一种由已知人物发现的金属。布兰特还证明,这些矿石冒出的有毒、带大蒜味的烟雾来自砷,而不是这种新金属。1780年,托尔贝恩·贝里曼确认钴是一种独立的元素。

名称由来

名称来自德语 Kobold,这是采矿民间传说中一种爱恶作剧的地精。哈茨山和厄尔士山的银矿工人把一些看似有希望、冶炼后却得不到有用金属、还放出有毒砷烟的矿石归咎于地精作祟。元素符号为 Co。中文“钴”以金字旁加“古”字,取英文名首音节的读音。

主要用途

  • 电池:钴能稳定手机、笔记本电脑和电动汽车中许多锂离子电池的层状正极。
  • 高温合金:钴基和含钴合金在喷气发动机和燃气轮机的高温部位仍能保持强度。
  • 切削工具:在硬质合金钻头和锯片中,钴把碳化钨颗粒粘结在一起。
  • 磁体:钐钴磁体和铝镍钴磁体能在高温下工作。
  • 颜料与催化剂:钴蓝用于陶瓷和玻璃着色,钴催化剂用于石油炼制和合成燃料生产。

同位素

钴只有一种稳定同位素 钴-59。用中子照射钴-59得到的放射性 钴-60 半衰期约 5.27年,会发射穿透力很强的伽马射线。它被用于伽马刀等放射治疗设备、医疗用品灭菌、食品辐照以及焊缝探伤。钴-57(约272天)用作校准源,也用于穆斯堡尔谱学。

日常生活中

人体只以 维生素B12 的形式需要钴,它是生成红细胞和维持神经功能所必需的。动物性食物提供B12,因此建议严格的纯素食者服用补充剂。在土壤贫瘠的地区,绵羊等放牧动物可能患缺钴症。

在硬质合金行业中吸入含钴粉尘可能损害肺部。世界上很大一部分钴开采自刚果民主共和国,那里非正规矿山的劳动条件引发了严重关切。

小知识

  • 钴的居里温度是所有元素中最高的,在约1,390 K(约1,115 °C)以下都保持磁性。
  • 钴的熔点约为1,768 K(1,495 °C)。
  • 中国传统青花瓷的蓝色,来自绘在釉下的氧化钴。

同族元素 (9)

数据来源 · 性质:PubChem Periodic Table(美国 NIH/NLM 公开数据)· 原子量:CIAAW 2024 简化标准原子量 · 名称:Wikidata(CC0),韩文名称遵循大韩化学会。获取日期 2026-09-23。