鈷與鎳的化學

鈷和鎳是第一過渡行接近末尾的鄰居，它們與鐵一起組成磁性金屬三人組（三者都是鐵磁性的）。鈷給了我們彩色玻璃和古陶釉那種深藍——「鈷藍」就是因它而得名——而如今這兩種金屬出現在每一條關於電池的頭條裡，因為鋰離子電池高度依賴鈷和鎳的氧化物。到了這一行的這個位置，可變氧化態的跨度已經收窄：兩種金屬都以 +2 態為主，鈷還能在配合物中達到穩定的 +3。

鈷(II)，一個 d7 離子，是勞力主力，它玩著一齣著名的顏色把戲。八面體的水合離子 [Co(H2O)6]2+ 是粉紅色，而四面體的氯配合物 [CoCl4]2- 是濃烈的藍色，兩者隨條件改變而相互轉化——這正是氯化鈷試紙吸潮後由藍變粉的原理。鈷(III) 作為簡單水合離子並不穩定（它會氧化水），但在與氨這樣的強配體形成的配合物中變得極其穩定且惰性：d6 低自旋的 [Co(NH3)6]3+ 是動力學惰性配合物的教科書例子，這也正是維爾納用鈷(III) 氨配合物奠定配位化學的原因。鎳幾乎完全停留在鎳(II)，一個 d8 離子，它的配合物展現出可愛的幾何選擇：綠色八面體的 [Ni(H2O)6]2+、藍色八面體的 [Ni(NH3)6]2+，以及與強配體形成的黃色平面正方形配合物，在那裡 d8 離子空出一個軌道。

兩種金屬在工業上都至關重要。鎳是不鏽鋼和高溫合金的核心，也是著名的加氫催化劑（雷尼鎳）；鈷對高強度合金、磁體和鋰離子電池正極不可或缺。鈷還是這兩者中唯一擔綱生物主角的：一個鈷(III) 離子坐在維生素 B12 的中心，那是大自然所用的極少數有機金屬化合物之一。鈷與鎳的教訓在於：到了這一行後段，+2 態如何接管，而有意思的化學則轉移到它們配合物的幾何與穩定性上去。