Cobalt
Le cobalt est un élément chimique avec le symbole Co et le numéro atomique 27. Comme le nickel, le cobalt dans la croûte terrestre est trouvé uniquement dans des formes chimiquement combinées, à l'exception de petits dépôts trouvés dans des alliages de fer météorite naturel. L'élément libre, produit par la smelting réductive, est un métal dur, luisant, gris argentâtre.
Identité
- Masse atomique
- 58.933 u
- Catégorie
- Métaux de transition
- Groupe
- 9
- Période
- 4
- Bloc
- d
- États d'oxydation
- +2, +3
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- métal gris dur et brillant
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7
- Configuration abrégée
- [Ar] 3d7 4s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 15, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 1.88
- Affinité électronique
- 63.9 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 760 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 760 · 1648 · 3232 · 4950 · 7670… kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 1494.8 °C (1768 K)
- Point d'ébullition
- 2926.8 °C (3200 K)
- Densité
- 8.9 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 24.8 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'cobalt
Le cobalt est un métal de transition du groupe 9 avec le symbole Co et le numéro atomique 27. C'est un métal dur, brillant, gris-bleuté, résistant à la corrosion et ferromagnétique. Il présente principalement les états d'oxydation +2 et +3, avec +2 le plus courant dans les sels simples. C'est un élément clé pour les batteries lithium-ion, les alliages magnétiques, les pigments bleus intenses et les catalyseurs industriels.
Réactivité
2 Co + 3 Cl₂ → 2 CoCl₃
Le cobalt réagit avec le chlore pour donner le chlorure de cobalt(III), un solide brun qui est le composé le plus stable.
Co + 2 HCl → CoCl₂ + H₂
Le cobalt réagit avec l'acide chlorhydrique dilué, libérant de l'hydrogène et formant du chlorure de cobalt(II).
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Chlorure de cobalt(II) | CoCl₂ | Solide rose ; utilisé dans les indicateurs et comme catalyseur |
| Aluminate de cobalt | Co(AlO₂)₂ | Pigment bleu intense ; utilisé dans les céramiques, le verre et les teintures |
| Oxyde de cobalt(III) | Co₂O₃ | Solide brun ; capteur et précurseur de catalyseur |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
Le cobalt naturel se compose d'un seul isotope stable : le cobalt-59 (100 %). Plus de vingt radioisotopes sont connus, le plus important étant le cobalt-60, avec une demi-vie de 5,27 ans. Le cobalt-60 émet des rayons gamma pénétrants et est utilisé dans les sources de radiothérapie, la radiographie industrielle et l'irradiation des aliments.
Occurrence et production
Le cobalt est un élément trace de la croûte terrestre (environ 25 ppm). Il apparaît dans des minéraux tels que la cobaltite, la skutterudite et l'érythrite, généralement associé aux minerais de cuivre et de nickel. Les principales réserves se trouvent en République démocratique du Congo, en Australie, à Cuba, en Zambie et en Russie. La plupart de la production provient comme sous-produit du raffinage du cuivre et du nickel.
Histoire et origine du nom
Le cobalt fut isolé en 1735 par Georg Brandt en Suède à partir de minéraux de cobalt utilisés pour colorer le verre. Son nom vient de l'allemand Kobold (gobelin), car les mineurs imputaient aux esprits malins les fumées toxiques et les mauvais rendements métalliques de ces minerais. Ce fut le premier métal de transition reconnu comme un nouvel élément à l'époque moderne.
Applications et importance de l'cobalt
Utilisations de l'élément
Son utilisation majeure est dans les batteries lithium-ion et dans les superalliages et métaux durs pour les outils de coupe, les turbines et les pièces résistantes à l'usure. Il entre également dans la composition des aimants permanents de samarium-cobalt, utilisés lorsqu'un champ magnétique stable est nécessaire dans des conditions exigeantes.
Utilisations de ses composés
Les oxydes alimentent les cathodes de batteries et les catalyseurs ; le bleu de cobalt colore les céramiques et le verre ; les sources de cobalt-60 stérilisent le matériel médical et les aliments ; la vitamine B12 est un médicament et un complément essentiel.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Le cobalt est essentiel à l'état de traces comme atome central de la vitamine B12, nécessaire aux globules rouges et au système nerveux. Une carence provoque une anémie et des troubles neurologiques. Mais manger du métal cobalt ou ses sels ne fournit pas de B12, dont la structure complexe n'est produite que par certains microorganismes.
Sécurité
Le métal compact a une faible toxicité, mais la poussière de cobalt et les composés inorganiques peuvent irriter la peau, les yeux et les voies respiratoires, et une exposition prolongée et élevée affecte les poumons et le cœur. Une protection respiratoire et des gants sont recommandés avec les poudres. Les sources de cobalt-60 requièrent un contrôle radiologique strict.
Environnement
Le cobalt ne se dégrade pas et peut s'accumuler dans les sols et les sédiments près des zones minières. Une extraction responsable, le contrôle des effluents et le recyclage des batteries sont essentiels pour limiter la dispersion et récupérer ce métal stratégique.
Questions fréquentes sur l' Cobalt
Pourquoi le cobalt est-il essentiel s'il peut être toxique ?
Parce que la vie l'utilise sous une forme spécifique : la vitamine B12, qui porte un seul atome de cobalt à son centre. Le corps n'a besoin que de microgrammes par jour pour les globules rouges et les nerfs. Les sels inorganiques ou le métal ne peuvent remplacer la vitamine, et les fortes doses endommagent le cœur, la thyroïde et les poumons.
Pourquoi le cobalt produit-il des pigments bleus si intenses ?
Certains composés de cobalt retournent un bleu profond et stable, comme l'aluminate de cobalt (bleu de cobalt). La couleur provient de l'interaction de la lumière avec les électrons de cobalt dans le cristal. Il est prisé dans les céramiques, le verre, les émaux et l'art pour sa force et sa résistance à la lumière.
Pourquoi le cobalt est-il utilisé dans les catalyseurs industriels ?
Les catalyseurs au cobalt accélèrent la conversion du gaz de synthèse (monoxyde de carbone plus hydrogène) en hydrocarbures liquides. Ce procédé Fischer-Tropsch peut produire des carburants et des matières premières. La performance dépend de la formulation, de la température et de la pression.
Pourquoi le cobalt est-il important et controversé dans les batteries ?
Les cathodes d'oxyde de cobalt de lithium et de nickel-manganèse-cobalt stockent beaucoup d'énergie par kilogramme pour les mobiles et les VE. Mais le cobalt est rare, coûteux et géographiquement concentré, soulevant des préoccupations minières. D'où la poussée pour réduire sa teneur, le recycler et développer des chimies à faible teneur en cobalt.
Pourquoi le cobalt est-il utilisé dans les aimants permanents ?
Le cobalt aide à conserver le magnétisme à des températures relativement élevées. Les aimants samarium-cobalt conservent un champ stable là où d'autres aimants faiblissent. Ils sont utilisés dans les capteurs, les moteurs, les instruments et l'équipement aérospatial, bien que le coût décide s'ils surpassent les aimants néodyme.
Comment le cobalt est-il utilisé dans les outils de coupe ?
Dans les métaux durs, le cobalt lie les particules de carbure de tungstène, maintenant les grains de céramique ensemble et ajoutant de la ténacité. Cela donne des outils qui résistent aux contraintes d'usinage intenses. La proportion et la taille des grains sont ajustées pour équilibrer la dureté et la résistance à la fracture.
Quelle est la différence entre le cobalt-60 et le cobalt d'alliage ?
Le cobalt-60 est un isotope radioactif émettant des rayonnements gamma, contrairement au cobalt-59 stable des alliages et des batteries. Ses rayonnements sont utilisés dans la stérilisation contrôlée et les usages médicaux. Tous deux sont du cobalt avec des nombres de neutrons différents.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.