Élément chimique · fiche de référence

27Co

Cobalt

Le cobalt est l’élément 27 (Co), situé en période 4, groupe 9 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d7 4s2.

Numéro atomique27

Poids atomique standard58,933194(3)

Groupe9

Période4

Blocd

Configuration électronique[Ar] 3d7 4s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La sous-couche d intervient directement dans la chimie du cobalt. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.

La configuration [Ar] 3d7 4s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Pour le cobalt, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 8,9 g/cm³. Le point de fusion est 1 768 K (1 495 °C). Le point d’ébullition est 3 200 K (2 927 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le cobalt est surtout utilisé dans des superalliages capables de conserver leurs propriétés à haute température, dans des aimants et dans plusieurs matériaux de batteries rechargeables. Sur le plan biologique, le cobalt est présent au centre de la vitamine B12, indispensable à l’être humain.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

batteries et accumulateurs

Le cobalt intervient dans certaines chimies de batteries, matériaux d’électrode ou électrolytes. Le rôle exact dépend du composé et du type d’accumulateur.

superalliages

Le cobalt entre dans des alliages conçus pour conserver leur résistance mécanique et résister à l’oxydation à très haute température.

pigments

Des composés fournissent des couleurs ou propriétés optiques stables dans les peintures, céramiques, plastiques ou verres.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le cobalt est en période 4 et dans le groupe 9. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le fer et le nickel sur la même période ; le rhodium est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal de transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 15 · 2

Masse volumique8,9 g/cm³

Point de fusion1 768 K (1 495 °C)

Point d’ébullition3 200 K (2 927 °C)

Électronégativité de Pauling1,88

Première énergie d’ionisation760,4 kJ/mol

Affinité électronique63,9 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du cobalt est associée à Georg Brandt. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 58.933194(3). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le cobalt possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au cobalt dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le cobalt élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.