钴与镍的化学

钴和镍是第一过渡行接近末尾的邻居，它们与铁一起组成磁性金属三人组（三者都是铁磁性的）。钴给了我们彩色玻璃和古陶釉那种深蓝——“钴蓝”就是因它而得名——而如今这两种金属出现在每一条关于电池的头条里，因为锂离子电池高度依赖钴和镍的氧化物。到了这一行的这个位置，可变氧化态的跨度已经收窄：两种金属都以 +2 态为主，钴还能在配合物中达到稳定的 +3。

钴(II)，一个 d7 离子，是劳力主力，它玩着一出著名的颜色把戏。八面体的水合离子 [Co(H2O)6]2+ 是粉红色，而四面体的氯配合物 [CoCl4]2- 是浓烈的蓝色，两者随条件改变而相互转化——这正是氯化钴试纸吸潮后由蓝变粉的原理。钴(III) 作为简单水合离子并不稳定（它会氧化水），但在与氨这样的强配体形成的配合物中变得极其稳定且惰性：d6 低自旋的 [Co(NH3)6]3+ 是动力学惰性配合物的教科书例子，这也正是维尔纳用钴(III) 氨配合物奠定配位化学的原因。镍几乎完全停留在镍(II)，一个 d8 离子，它的配合物展现出可爱的几何选择：绿色八面体的 [Ni(H2O)6]2+、蓝色八面体的 [Ni(NH3)6]2+，以及与强配体形成的黄色平面正方形配合物，在那里 d8 离子空出一个轨道。

两种金属在工业上都至关重要。镍是不锈钢和高温合金的核心，也是著名的加氢催化剂（雷尼镍）；钴对高强度合金、磁体和锂离子电池正极不可或缺。钴还是这两者中唯一担纲生物主角的：一个钴(III) 离子坐在维生素 B12 的中心，那是大自然所用的极少数有机金属化合物之一。钴与镍的教训在于：到了这一行后段，+2 态如何接管，而有意思的化学则转移到它们配合物的几何与稳定性上去。