Кобальт (Co): степень окисления, валентность, строение атома
Кобальт Co — переходный металл, № 27. Степени окисления: +2, +3; валентность II, III. Электронная формула [Ar]3d⁷4s², электроны по уровням: 2, 8, 15, 2. M = 59 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | +2, +3высшая +3, низшая 0 подробнее |
| Валентность | II, IIIпеременная подробнее |
| Электронная формула | 1s² |
| Строение атома | +27: 27 p⁺, 32 n⁰, 27 e⁻уровни 2, 8, 15, 2 подробнее |
| Молярная масса | 59 г/мольточнее 58,93 подробнее |
| Положение | 4-й период, VIIIБ группа, d-элемент |
| Характеристика | переходный металл подробнее |
| ЭО по Полингу | 1,88 таблица ЭО |
Какая степень окисления у кобальта?
Высшая степень окисления кобальта — +3, низшая — 0 (в простом веществе). Характерные значения: +2, +3.
У кобальта две главные степени окисления: +2 устойчива в простых солях, +3 — в комплексных соединениях; простые соли кобальта(III) — сильные окислители.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| +2 | CoO, CoCl2, CoSO4, Co(OH)2 |
| +3 | Co(OH)3, CoF3, Na3[Co(NO2)6] |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у кобальта?
Валентность кобальта — II, III (переменная).
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| II | CoO, CoCl2 |
| III | Co(OH)3, CoF3 |
Строение атома кобальта
Порядковый номер кобальта — 27, поэтому заряд ядра +27: в ядре 27 протонов и 32 нейтрона (у самого распространённого изотопа ⁵⁹Co, массовое число 59).
Вокруг ядра — 27 электронов на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 15, 2. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — 4-й, на нём 2 электрона; валентные электроны — 3d⁷4s². Неспаренных электронов в основном состоянии — 3.
Схема: +27 Co )2 )8 )15 )2
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула кобальта
1s²
Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]3d⁷4s². В порядке заполнения подуровней: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁷.
- Co²⁺ (25 электронов) [Ar]3d⁷
- Co³⁺ (24 электрона) [Ar]3d⁶
Характеристика кобальта
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Кобальт — элемент № 27, 4-й период, VIIIБ группа (побочная подгруппа VIII группы в короткой форме), переходный металл.
Электроны по уровням 2, 8, 15, 2; валентные электроны 3d⁷4s².
Кобальт менее активен, чем железо: на воздухе устойчив, медленно растворяется в разбавленных кислотах с образованием солей кобальта(II).
Кобальт входит в витамин B12; его сплавы жаропрочны и идут на магниты и лопатки турбин, а соединения кобальта окрашивают стекло и керамику в синий цвет («кобальтовое стекло»).
Простое вещество — твёрдый серебристый металл с голубоватым оттенком; как железо и никель, кобальт притягивается магнитом.
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| CoCl2 | хлорид кобальта(II): безводный синий, гидрат розовый | 130 |
| CoO | оксид кобальта(II) | 75 |
| Co(OH)2 | гидроксид кобальта(II) | 93 |
| LiCoO2 | кобальтат лития — катод литий-ионных аккумуляторов | 98 |
Молярная масса кобальта
M(Co) = 59 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 59 г/моль. Точное значение по IUPAC — 58,93 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему хлорид кобальта меняет цвет?
Безводный CoCl2 синий, а кристаллогидрат CoCl2·6H2O розовый: молекулы воды меняют окружение иона кобальта. Поэтому бумажка с хлоридом кобальта служит индикатором влажности, а силикагель с ним синий, пока сухой.
Где кобальт в организме?
В витамине B12 (кобаламине): ион кобальта стоит в центре его молекулы. Этот витамин нужен для образования эритроцитов.
Почему кобальт стоит перед никелем, хотя тяжелее?
Атомная масса кобальта 58,93, никеля — 58,69, но порядок в таблице задаёт заряд ядра: 27 у кобальта и 28 у никеля. Природный никель содержит много лёгкого изотопа ⁵⁸Ni, отсюда меньшая средняя масса.
Как кобальт встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны кобальта — 3d⁷4s², неспаренных в основном состоянии 3: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законКобальт — 4-й период, VIIIБ группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления кобальта +3, низшая 0; валентность II, III.
- Задание 4: химическая связьВ простом веществе связь металлическая и решётка металлическая; с активными неметаллами образует ионные соединения.
Соседи кобальта в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона