鈷

此條目介紹的是符號為Co的化學元素鈷。關於分子式為CO的化學分子，請見「一氧化碳」。關於其他用法，請見「CO」。

鈷（ㄍㄨ）（英語：Cobalt），是一種化學元素，化學符號為Co，原子序數為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。

鈷 ₂₇Co

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） － ↑ 鈷 ↓ 銠 鐵 ← 鈷 → 鎳
外觀
金屬光澤，銀白色
概況
名稱·符號·序數	鈷（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]
電子組態	[Ar] 3d7 4s2 2, 8, 15, 2 鈷的電子層（2, 8, 15, 2）
歷史
發現	喬治·勃蘭特（1732年）
分離	喬治·勃蘭特
物理性質
物態	固體
密度	（接近室溫） 8.9 g·cm−3
熔點時液體密度	8.86 g·cm−3
熔點	1768 K，1495 °C，2723 °F
沸點	3200 K，2927 °C，5301 °F
熔化熱	16.06 kJ·mol−1
汽化熱	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
原子性質
氧化態 （粗體為常見氧化態）	5,4,3,2,1,-1 （兩性）
電負性	1.88（鮑林標度）
電離能	第一：760.4 kJ·mol−1 第二：1648 kJ·mol−1 第三：3232 kJ·mol−1 （更多）
原子半徑	125 pm
共價半徑	126±3（低自旋），150±7（高自旋） pm
鈷的原子譜線
雜項
晶體結構	六方密堆積
磁序	鐵磁性
居里點	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
楊氏模量	209 GPa
剪切模量	75 GPa
體積模量	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號	7440-48-4
同位素 閱 論 編
主條目：鈷的同位素 同位素 豐度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 56Co 人造 77.236 天 β+ 3.544 56Fe 57Co 人造 271.811 天 ε 0.836 57Fe 58Co 人造 70.844 天 ε 2.308 58Fe β+ 1.286 58Fe 59Co 100% 穩定，帶32粒中子 60Co 人造 5.2714 年 β− 2.823 60Ni

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（英語：The copper belt）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。

名稱

鈷的英文名稱「Cobalt」來自於德文的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

輝砷鈷礦

穩定的鈷同位素鈷-59是通過超新星上的R-過程生成的。鈷在地球上的分布極為廣泛，但在地殼中的含量僅0.0023％，許多鐵﹑鎳﹑銅等礦中都含有微量的鈷。天然水﹑泥土和動植物中都發現有鈷的蹤跡。

自然界中，鈷經常和鐵伴存，儘管鐵隕石中鈷的豐度要小於鎳，但兩者都是隕鐵的特徵成分。與鎳一樣，雖然未發現鈷在古地殼以金屬的形式存在，但隕鐵合金中的鈷由於未受氧氣和水分的侵蝕能以金屬（合金）的形式存在。

化合物形式的鈷是銅和鎳礦石中的次要成分。

鈷礦：

• 輝砷鈷礦
• 硫鈷礦^[3]
• 方鈷礦
• 菱鈷礦

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

物理性質

鈷是具有鋼灰色和金屬光澤的硬質金屬。

化學性質

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

主條目：鈷化合物

圖中粉色的顆粒物是六水氯化鈷的樣品

鈷最常見的化合價是+2，此外還有0和+3價的鈷化合物。

鈷(II)

+2價的鈷可以和所有陰離子形成鈷鹽，如氯化鈷、硫酸鈷和乙酸鈷等。

Co(II)的配合物的顏色是很有意思的，八面體配合物大多數是粉紅色的，如[Co(H₂O)₆]²⁺，而四面體配合物大多數是藍色的，如[CoCl₄]^2-、[Co(CNS)₄]^2-等。^[5]

鈷(III)

+3價的鈷更常見於一些配合物，如[Co(NH₃)₆]³⁺。而以水為配體的Co(III)配合物不如氨的穩定，而二價的鈷氨配合物很容易在水中被空氣或其它氧化劑氧化為三價鈷的配合物。

對於一些簡單化合物，三氧化二鈷、羥基氧化鈷也是已知的。

用途

鈷最主要的用途是製作電池的電極，以及製造特殊合金。

合金

鈷鉻合金可以用於牙科填補材料，以取代對部分人致敏的含鎳材料。

鈷以5%的比例添加於鉑中出現於首飾中，這種合金略有磁性。^[6]

電池

鈷的化合物鈷(III)酸鋰被廣泛用於鋰離子電池（鈷酸鋰電池）中。

染料

在19世紀之前，鈷元素的最廣泛的用處就是染料。自從中世紀，鈷就作為一種藍色玻璃的添加物鈷藍(CoAl₂O₄₎投入生產。

也有鈷綠顏料。

放射性同位素

鈷-60是一個γ射線的放射源，它是通過用中子轟擊鈷而產生的高能放射源。它釋放出兩種γ射線，其能量分別為1.17和1.33MeV。

其他

鈷在電鍍方面也有廣泛應用，由於其吸引人的外觀，堅硬和具有抗氧化性，還用於作為瓷釉的底釉。