奇妙的化学元素——钴
钴的特性
钴是一种被错误指责的金属。为什么这么说呢？这就引出了钴的英文名，它来自德语，是恶魔的意思。钴被赋予这样的名字背后还有一个故事：矿工经常因吸入钴矿石采集和提炼过程中产生的气体而生病甚至中毒。其实，这种气体是由砷矿物引起的，但当时人们并没有意识到这一点，所以给钴起了恶魔的名字。钴被指责了数百年，直到砷矿物被发现。现在让我们来了解一下钴元素吧！
钴（），元素符号Co，在元素周期表中排在第27位，相对原子质量约为58.933。钴位于元素周期表第四周期第VIII族，具有密排六方晶体结构，常见价数为+2和+3。
物理特性：
钴为银灰色有光泽的硬而脆的金属，熔点较高，约1500℃，沸点约3100℃，相对密度8.9g/cm³，是较重的金属之一，莫氏硬度为5-5.5。钴的性能很多，在高温下能保持较高的强度，热导率和电导率都很低，有强的铁磁性，加热到1150℃时磁性就消失。钴的延展性好，可以拉成细丝，也可以展成薄片，而不易断裂。但当有杂质（硫含量超过0.005%）时，钴的延展性会大大降低。
化学性质：
钴是化学性质比较稳定的金属，通常不与水发生反应，在潮湿的空气中也很稳定。但当温度高于300℃时，钴在空气中开始氧化。在加热条件下，能与氯、氧、硫等元素发生反应，生成氧化钴、硫酸钴、氢氧化钴、碳酸钴、草酸钴等钴盐产物。在浓硝酸中，钴会形成氧化膜而被钝化。另外，钴能溶于稀酸，能被硫酸、盐酸、硝酸溶解，生成二价的钴盐。钴会被氢氟酸、氨水、氢氧化钠慢慢腐蚀。钴是两性金属。
钴位于铁族元素铁和镍之间，活性中等。在稀酸中，钴的溶解度比铁小，但比镍大。对于简单的钴离子，二价钴离子是稳定的，而三价钴离子是不稳定的。但在钴配合物中，三价钴离子是稳定的。
钴有许多重要的化合物，如氧化物和氢氧化物、氯化物、碳酸盐和草酸盐等，其中钴的氧化物有CoO、Co3O4和Co2O3，其中CoO和Co3O4是稳定的氧化物，但Co2O3只能在300℃以下存在。
储存和运输：
应按（-1992）易燃易爆危险品规定处理。夏季应早晚运输，防止日光曝晒。运输过程中不得过分撞击、震动，不得与固化剂同车运输。应贮存在密闭容器内，置于阴凉通风的库房内。应与氧化剂、酸类分开存放，不得混储。
钴的发现和开发
瑞典化学家-
13世纪：元代，中国已学会用钴矿作为颜料烧制釉下青花瓷的技术。
1450 年：埃及人和巴比伦人在陶器中使用钴颜料。钴盐可以将陶瓷釉料染成蓝色，与镍、铬或锰化合物混合后，可以产生从蓝色到绿色的所有色调。
1735 年：瑞典化学家布兰特首次从钴矿中分离出钴，这一发现被认为是该元素的第一个明确记录。随后，在 1753 年，他再次成功地从钴矿中分离出纯度更高的金属钴。
1780年：瑞典化学家伯格曼制得纯钴，并详细研究了钴的性质，确定钴为一个独立的金属元素。这标志着钴在化学领域的正式确立。
1789年：拉瓦锡首次将其纳入元素周期表。
19 世纪中叶：开始在金属上电镀钴。
1874年，新喀里多尼亚开始开采氧化钴矿。
1903 年：加拿大安大略省北部的银钴矿和砷钴矿开始生产，大大增加了世界钴产量。
1917年：本田宣布发现含钴的永磁合金。
1935年：永磁合金得到进一步发展，衍生出一系列铝镍钴永磁材料（含Al、Ni、Fe、Co），后来又合成出新型钐钴永磁合金，钴成为重要的战略金属。
至今为止：钴被广泛应用于电机、机械、化工、航空航天等工业领域，特别是在锂电池正极材料的制造中，钴的重要性不断凸显。此外，钴又被称为“工业维生素”，其合金材料具有耐高温、耐腐蚀等优异性能，因此被应用于各个领域。
钴是英文的音译，德文原意是砷，来自希腊文，意为矿。德文原意指善于恶作剧的鬼（和）。当地德国矿工将这一术语应用于某些可能伤害矿工手脚的矿石。这一术语在欧洲被广泛使用。后来人们发现，这种矿物就是砷钴矿。
钴的来源
钴
钴在地壳中的平均含量为0.001%（质量），海洋中钴的总量约为23亿吨，世界已探明的钴金属储量为148万吨，我国已探明的钴金属储量仅为47万吨。自然界已知含钴矿物有近百种，但尚无单一的钴矿物。它们大多与镍、铜、铁、铅、锌、银、锰等硫化物矿床伴生，钴含量较低。重要矿物有硫化钴矿、砷钴矿、砷钴矿、砷酸钴等。其中砷酸钴（化学成分为砷酸钴）是一种美丽的粉红色矿物，加热后能变蓝色。
钴
钴白云石
钴方解石
氢钴矿
钴矿床的成因大致可分为岩浆型、热液型、沉积型、风化壳型四大类，其中以岩浆型为主要类型，约占钴矿总量的65%以上，岩浆矿床是岩浆在上升、冷却过程中，经过结晶分异，使含钴矿物聚集在一起而形成的。
钴矿在世界范围内占有重要地位，但陆地钴资源分布却很不均衡，全球已探明陆地钴矿总储量的80%以上分布在刚果（金）、澳大利亚、古巴、赞比亚、菲律宾等少数国家。其中，刚果（金）是全球钴资源储量最丰富的国家，约占全球总储量的一半，澳大利亚和古巴分别位居第二、第三位，前三大国合计占全球储量的四分之三。
中国缺乏钴资源，主要分布在甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省份的储量合计占全国总储量的71%，其中甘肃储量最多，占全国的28%。独立矿化很少，多与铁、镍、铜等矿床伴生，品类较低。我国伴生钴回收效率低，工艺手段相对落后，使钴成为长期需要依赖进口的原料。要解决这种依赖性强的资源劣势，一方面需要从海洋中寻找和提炼钴资源，另一方面需要提高钴矿利用率和钴料回收利用的技术手段。
钴的应用
钴
钴是一种重要的战略金属，用途十分广泛。以下是钴的一些主要应用：
电池材料：钴是制造锂电池的重要原料，电池设备制造是钴的最重要用途，占钴总使用量的40%。钴主要用于制造锂离子电池的钴酸锂、镍氢电池的氧化钴等，尤其是电动汽车和移动设备。钴可以提高电池的能量密度和循环寿命，使电池储存更多的电量，使用寿命更长。
超级耐热合金和硬质合金：钴经常被添加到钢或其他合金中，可显著提高合金的硬度、耐磨性、抗冲击性和韧性。该合金经常被焊接到其他材料的表面，可显著延长零件的使用寿命。约有20%的钴用于制造这种超级合金。含钴合金常用于制造喷气式飞机涡轮发动机的风扇叶片、火箭和燃气涡轮叶轮等设备的耐热部件等。日常生活中含钴钢刀具的耐磨性和切削性能也更为突出。
这些合金广泛应用于航空、航天、机械制造等领域，用于制造高温工作零件、切削刀具和耐磨零件。
磁性材料：钴是一种被磁化后能长期保持磁性的金属。钴优越的磁性能使它被广泛用于制造高性能磁性材料。用于此目的的钴的量约占总使用量的5%。含钴量高的磁钢比普通磁钢具有更高的磁密度，而且这种磁性在高温条件下也不会轻易丧失。大型永磁体多为含钴合金，其中常用的是一种叫Alnic的合金材料，它是由钴、镍和铝制成的硬质合金。它广泛应用于电机、传感器、音响设备等领域。
催化剂：钴及其化合物可作为催化剂，在化工生产中促进各种化学反应，例如，钴催化剂在石油精炼、合成氨等工业过程中起着重要作用。
颜料和染料：钴的化合物颜色鲜艳，可用来制造各种颜料和染料。这些颜料和染料广泛应用于陶瓷、玻璃、油漆、涂料等行业，为产品增添色彩。
钴蓝是一种化学成分，为铝酸钴，是一种由铝和氧化钴反应生成的颜料。它具有蓝色或蓝绿色色调，广泛用作陶瓷、搪瓷和玻璃等许多材料的着色剂。日常生活中用于食品的硅胶干燥剂中添加了氧化钴。它在无水时呈蓝色，吸收空气中的水分后变成粉红色。
钴紫颜料也常用作陶瓷、玻璃等的颜料，其成分是磷酸钴，是一种特殊的紫色颜料。
钴黑颜料有铁钴黑、铁钴铬黑两种，主要用于陶瓷坯体及釉料的着色，是由多种金属氧化物经高温固相反应生成的高性能无机颜料，环保无毒。
医药领域：钴在医药领域的应用也十分广泛，其放射性同位素钴-60可用来治疗人体皮肤病和恶性肿瘤，维生素B12（钴胺素）中钴含量高达4.5%。
钴用于人工髋关节和膝关节以及牙齿填充物。放射性钴同位素还广泛用于食品加工行业，用于辐照食品以杀死有害细菌。
钴还能促进造血功能，对贫血等疾病有一定的治疗作用。
其他：除以上几大应用领域外，钴在其他领域也发挥着重要作用，如电子、化工、陶瓷等工业领域。随着科技的进步和新能源、新材料等领域的快速发展，钴的应用前景将更加广阔。
钴与人体健康的关系
钴的生理功能
少量的钴盐对许多生命来说都是必需的，在土壤缺乏钴的地区，食草动物的生长就会受到阻碍。
钴可经消化道、呼吸道进入人体，主要经尿液排出，少量经肠道、汗腺、毛发等排出。成人体内平均含钴1.1～1.5毫克。在血浆中，无机钴以结合于白蛋白的形式存在，最初贮存在肝、肾中，然后存于骨骼、脾、胰、小肠等组织中。体内钴的14%分布在骨骼中，43%分布在肌肉组织中，43%分布在其他软组织中。作为最神秘的必需微量元素之一，人们对其生理功能知之甚少，目前比较清楚的有以下几种：
促进红细胞生成：钴是维生素 B12 的重要组成部分，维生素 B12 在红细胞的生成和维持中起着重要作用。维生素 B12 缺乏会导致贫血，因此钴对于维持血液健康至关重要。
参与蛋白质、脂肪代谢：钴参与蛋白质和脂肪的代谢，对维持机体正常的生理功能有重要作用。例如钴能促进脂肪酸的合成与分解，从而维持正常的脂肪代谢。
增强免疫力：钴能促进免疫细胞的增殖和分化，增强机体的免疫力。另外，钴还能促进抗体的产生，提高机体对病原体的抵抗力。
保护神经系统：钴在神经系统的发育和功能中起着重要作用，可促进神经递质的合成和释放，维持神经系统的正常功能。此外，钴还能保护神经细胞免受氧化损伤。
其他生理功能：有研究报道，钴参与体内脱氧胸苷酸的合成和一碳单位的代谢。钴还与锌、铜、锰等元素有协同作用，可促进锌的吸收，提高锌的生物活性，从而促进生长发育。
钴缺乏的危害
贫血：钴是合成维生素B12的必需元素。维生素B12缺乏会导致贫血。贫血的症状包括疲劳、头晕、心悸、呼吸困难等。
神经系统症状：钴缺乏会影响神经系统的正常功能，出现记忆力下降、注意力不集中、情绪波动等症状。
消化系统症状：缺乏钴会影响消化系统的正常功能，出现食欲不振、口腔炎、舌炎等症状。
皮肤症状：缺乏钴会影响皮肤的正常代谢，导致皮肤干燥、粗糙、脱屑等症状。
富含维生素B12（即钴）的食物
含钴的食物
动物性食物：动物肝脏、瘦肉、鱼类等都是钴的良好来源，其中牛肝、猪肾、鸡肝、羊肝等含钴量较高。如100克牛肝含钴约11.2毫克，100克猪肾含钴约3.5毫克。
乳制品：牛奶、酸奶、奶酪等乳制品中也含有一定量的钴，但含量较低，如100毫升牛奶约含钴0.03毫克，100克酸奶约含钴0.02毫克。
海鲜：有些海鲜中也含有一定量的钴，如虾、蟹、贝类等，如100克虾约含钴0.5毫克，100克蟹肉约含钴0.1毫克。
坚果和种子：一些坚果和种子也含有少量的钴，如杏仁、核桃、花生、南瓜子等，例如100克杏仁约含0.2毫克钴，100克南瓜子约含0.1毫克钴。
钴过量的危害
中毒：过量摄入钴会引起中毒，出现恶心、呕吐、腹泻、腹痛等症状，严重者会导致肝损害、肾损害，甚至死亡。
影响其他微量元素的吸收：钴的摄入过量，会影响其他微量元素，如铁、锌、铜等的吸收，从而导致这些微量元素的缺乏。
对甲状腺功能的影响：过量摄入钴会影响甲状腺功能，导致甲状腺功能亢进或甲状腺功能减退。
对免疫系统功能的影响：过量摄入钴会影响免疫系统功能，导致免疫力下降，易患疾病。
但无需担心，食物中的钴主要经人体消化道和呼吸道吸收，并很快通过尿液和粪便排出体外，因此人体因钴过量而中毒的情况极为罕见。
钴的推荐摄入量
成年男性钴的每日建议摄入量为3.5毫克，成年女性为3毫克。孕妇和哺乳期妇女的钴的每日建议摄入量分别为4毫克和5毫克。
钴的危害
健康危害
钴粉尘可引起“硬金属病”（“硬金属病”），表现为过敏性哮喘、呼吸困难、干咳，偶尔出现化学性肺炎（间质性肺炎）和肺水肿。脱离接触后症状会改善。钴粉尘也会引起哮喘。
钴对皮肤的主要作用是引起过敏性或刺激性皮炎。暴露的皮肤上出现红斑，伴有轻微瘙痒，常发生在手、腕、前臂和皮肤皱纹处。多发于夏季，患者多为接触过钴的新工人。患有上述皮肤病的患者，皮肤试验阳性可证明对钴过敏。
吸入醋酸钴粉尘会引起急性化学性胃炎的症状，包括恶心、呕吐、剧烈的上腹部疼痛，随后出现呕吐和血便。
危害预防
若不慎吞下钴盐，应进行洗胃；若溶液溅入眼睛，应使用清水或生理盐水冲洗至少15分钟。
CaNa₂-EDTA、半胱氨酸可减轻钴毒性，可试用。皮炎可局部涂抹醋酸尿素霜软膏。化学性肺炎、肺水肿患者应使用糖皮质激素治疗。
毒理学资料
定期注射钴制剂或接触过量生钴都可能导致钴中毒。儿童对钴中毒很敏感，应避免每公斤体重超过 1 毫克的剂量。缺乏维生素 B12 和蛋白质以及饮酒会增加毒性，这在酗酒者中很常见。一些钴化合物可能致癌。
2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布了初步致癌物名单供参考，钴和钴化合物被列入2B类致癌物名单。
结论
钴的发现和应用可以追溯到古代，但真正发现和确认钴是在18世纪。钴不仅是人体必需的微量元素，而且在工业中也发挥着重要作用。随着科技的进步，钴因其硬度高、熔点高、延展性好、磁性强等特点，在航空航天、机械制造、电子电气、化工、陶瓷等工业领域有着广泛的应用前景。