Đồng là gì?
Đồng là một nguyên tố hóa học kí hiệu là Cu và số nguyên tử khối bằng 64. Đặc tính của đồng là kim loại có tính dẻo, độ dẫn nhiệt và độ dẫn điện cao. Điểm đặc trưng dễ nhận biết của đồng là bề mặt có màu cam đỏ.
Đồng là một trong số ít các kim loại xuất hiện tự nhiên và phổ biến có thể khai thác trực tiếp từ quặng vì thế nó đã được con người tìm thấy và sử dụng từ 8000 năm Trước công nguyên ( TCN ).
Vào những năm 5000 TCN thì đồng đã được tìm thấy và nung nóng chảy từ quặng cũng là kim loại đầu tiên được đúc thành khối khoảng 4000 năm TCN.
Đồng được dùng phổ biến với tính chất dẫn điện, dẫn nhiệt và là vật liệu xây dựng quan trọng trong nhiều hợp kim khác nhau.
Tính chất của đồng và hợp chất của đồng kim loại
Tính chất vật lý của đồng:
Đồng là kim loại mềm, dẻo, dễ kéo sợi có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đặc biệt đồng còn có một số tính chất vật lý riêng như:
- Điểm nóng chảy: 1083 độ C
- Điểm sôi: 2567 độ C
- Khối lượng riêng: 8,96 g/cm3
- Tính dẫn điện: 59,6×10^6 siemens/m
- Tính dẫn nhiệt: 385 W/(m.K)
Khi cho đồng tiếp xúc với các nguyên chất có màu đỏ cam và màu lam ngọc thì màu sắc đặc trưng của đồng có sự chuyển tiếp của các electron giữa phân lớp 3d và 4s.
Lưu huỳnh, đồng và vàng là 3 nguyên tố hóa học mang màu sắc tự nhiên khác với màu xám màu bạc và được ứng dụng hóa học phổ biến trong đời sống.
Tính chất hóa học của đồng
Đồng có tính khử yếu nên chủ yếu tác dụng với phi kim, muối và tác dụng với axit. Cụ thể:
Tác dụng với phi kim:
– Đồng (Cu) phản ứng với Oxi có điều kiện nhiệt độ xe tạo thành CuO có nhiệm vụ bảo vệ đồng không bị oxy hóa.
2Cu + O2 → CuO điều kiện nhiệt độ từ 800-1000oC
CuO + Cu → Cu2O (đỏ)
– Khi đồng tham gia tác dụng với khí Cl2, Br2, S…
Cu + Cl2 → CuCl2
Cu + S → CuS
Đồng tác dụng với axit:
– Đồng không thể tác dụng trực tiếp với các dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng.
– Khi có điều kiện môi trường oxi, (Cu) có thể tác dụng trực tiếp với dung dịch HCl,
2 Cu + 4HCl + O2 → 2 CuCl2 + 2 H2O
– Đối với các dung dịch axit khác như HNO3, H2SO4 đặc thì:
Cu + 2H2SO4 đ → CuSO4 + SO2 + H2O
Cu + 4HNO3(đặc) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Đồng tác dụng với muối
Đồng có thể khử các kim loại đứng sau nó trong dung dịch muối. Cụ thể phản ứng với muối.
Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag
Trạng thái tự nhiên của đồng
Đồng có 29 đồng vị; 63Cu, 65Cu là đồng vị bền; với 63Cu thì chiếm khoảng 69% thành phần đồng trong tự nhiên. Các loại đồng tự nhiên hoặc đồng hợp chất kim loại đều được tìm thấy trong tự nhiên. Các dạng khoáng chất có chứa đồng như: cacbonat azurit (2CuCO3Cu(OH)2) và malachit (Cu3 Cu(OH)2). Các nguồn sản xuất đồng và các sunfua như: chalcopyrit (CuFeS2); bornit (Cu5FeS4); covellit (CuS); chalcocit (Cu2S);và oxit cuprit (Cu2O).
Cách nhận biết đồng và chất lượng của đồng
Khi nắm được kiến thức về đồng và tính chất hóa học, vật lý của đồng, chúng ta có thể phân biệt và nhận biết đồng, chất lượng của đồng như sau:
Dùng vật kim loại nhận biết đồng: Sử dụng máy mài kim loại hoặc dùi sắt mài lên bề mặt kim loại đồng. Sau vài phút nếu thấy đồng bóng loáng và ngả màu tối xỉn thì là đồng giả hoặc đồng chứa chì. Nếu màu sắc không đổi và mài càng lâu càng bóng thì là đồng thật.
Thử đồng với lửa: Đồng có thể chịu nhiệt độ cao, tính mềm, dẻo nung lên 10000 độ C. Khi hơ kim loại đồng dưới lửa nếu đồng biến dạng và màu sắc vẫn tươi nguyên như ban đầu thì là đồng thật. Còn nếu bề mặt đồng chuyển màu không sáng thì là đồng pha trộn với kim loại khác.
Nhận biết đồng bằng từ tính: Đồng có từ tính nhẹ vì thế khi dùng nam châm đồng không bị hút hay bị đẩy ra xa. Đưa nam châm vào trong ống đồng nếu nam châm rơi chậm hơn bình thường thì là do từ trường của ống đồng hình thành nên.
Nhận biết đồng dựa vào mật độ: Mật độ của đồng là 8,92 gr/ml, chúng ta có thể cân vật sau khi chia trọng lượng, khối lượng đồng. Khi cho kết quả mật độ đồng khác với mật độ của đồng nguyên chất thì đó là đồng giả.
Ứng dụng của đồng và hợp kim đồng trong cuộc sống
Đồng và hợp kim đồng là một trong những kim loại phổ biến nhất trên thế giới. Chúng có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống, bao gồm:
- Sản xuất đồ gia dụng: Đồng được sử dụng để sản xuất nhiều đồ dùng trong gia đình như nồi, chảo, xoong, ấm chén, vòi nước và thiết bị nhà bếp khác.
- Sản xuất thiết bị điện: Hợp kim đồng thường được sử dụng trong sản xuất các thiết bị điện tử, đồng thời cũng được sử dụng để sản xuất dây điện, đầu cắm và bộ chuyển đổi.
- Sản xuất đồ trang sức: Đồng và hợp kim đồng được sử dụng để sản xuất các món trang sức như nhẫn, vòng tay, bông tai, vòng cổ và đồng hồ.
- Sản xuất tiền tệ: Tiền xu và tiền giấy được sản xuất từ đồng và hợp kim đồng.
- Sản xuất xe hơi: Đồng và hợp kim đồng được sử dụng để sản xuất các bộ phận của xe hơi như làm khung xe, bình xăng, đầu bịt và ống xả.
- Sản xuất vật liệu xây dựng: Đồng được sử dụng trong sản xuất các vật liệu xây dựng như ống dẫn nước và ống thông gió.
- Sản xuất đồng hồ: Đồng và hợp kim đồng được sử dụng để sản xuất các bộ phận của đồng hồ như kim đồng hồ, khung đồng hồ và bộ cơ cấu.
- Sản xuất vũ khí: Hợp kim đồng được sử dụng trong sản xuất đạn và các bộ phận của vũ khí.
Sản lượng sản xuất đồng và trữ lượng đồng trong tự nhiên
Đồng được phát hiện cách đây 10.000 năm với ước tính trữ lượng của kim loại này trên Trái Đất là 1014 tấn. Với trữ lượng hiện tại đây chỉ là con số nhỏ trong số giá trị kinh tế của đồng đang được sử dụng trong toàn bộ các ngành nghề của đời sống con người như hiện nay.
Hầu hết đồng được khai thác hoặc chiết tách dưới dạng đồng sunfua và phương thức khai thác lộ thiên từ các “mỏ đồng porphyr” chứa 0,4 đến 1 % đồng. Hiện nay với tình hình sử dụng đồng và nhu cầu sử dụng kim loại đồng đang tăng nhanh, tất nhiên là tỷ lệ thuận với lượng đồng giảm có sẵn trong Trái Đất. Chính vì thế hiện nay đồng cũng đang được tái chế sản xuất để hỗ trợ giảm tỷ lệ khai thác xuống hàng năm.
Quy trình tái chế đồng
Đồng dù ở trạng thái đồng thô hay các sản phẩm từ đồng đều có thể tái chế được và giữ nguyên 100% chất lượng. Vậy quy trình tái chế đồng được thực hiện như sau:
- Thu thập và phân loại: Đầu tiên, các vật liệu đồng được thu thập và phân loại theo loại và chất lượng. Những vật liệu này có thể là dây điện, ống đồng, băng tải đồng, các bộ phận máy móc bằng đồng, vv.
- Nghiền: Sau khi được phân loại, các vật liệu đồng được đưa vào máy nghiền để nghiền nhỏ. Quá trình nghiền này giúp tách các tạp chất và phân chia vật liệu đồng thành các mảnh nhỏ hơn.
- Phân tách: Tiếp theo, vật liệu đồng được phân tách bằng cách sử dụng các phương pháp như quá trình điện phân hoặc sử dụng kim loại để phân tách đồng từ các tạp chất khác.
- Luyện lại: Đồng được đưa vào lò luyện và cài đặt ở nhiệt độ nóng chảy tương thích. Quá trình này nhằm loại bỏ các tạp chất còn sót lại và đảm bảo đồng đã được làm mới hoàn toàn.
- Đúc lại đồng: Đồng sau khi được làm sạch luyện lại thì đưa vào khuôn đúc và làm nguội để tạo thành các hình dạng khác nhau phụ thuộc vào mục đích sử dụng.
- Sản xuất sản phẩm mới: Cuối cùng, hạt đồng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm mới như dây điện, ống đồng, đồ nội thất và các thiết bị điện tử.
Công dụng của đồng đối với sức khỏe
Ngoài sử dụng cho các mục đích sản xuất và công nghiệp thì đồng còn có nhiều lợi ích cho sức khỏe con người. Cụ thể:
Cung cấp năng lượng
Đồng có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa, bao gồm cả việc cung cấp năng lượng cho cơ thể. Đồng là một thành phần của enzyme sử dụng trong quá trình trao đổi chất, như enzyme cytochrome c oxidase trong quá trình hô hấp tế bào để tạo ra năng lượng.
Sức khỏe tim mạch
Đồng có thể giúp giảm các vấn đề về tim mạch bằng cách hỗ trợ sự tăng trưởng và phát triển tế bào thần kinh, tế bào máu, cũng như tăng cường chức năng của các hệ thống khác trong cơ thể. Một số nghiên cứu cũng cho thấy rằng việc sử dụng đồng có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và đột quỵ.
Dẫn truyền tín hiệu thần kinh
Đồng được sử dụng trong hỗ trợ dẫn truyền tín hiệu thần kinh trong cơ thể người bằng cách tạo ra các dây dẫn để truyền tín hiệu điện từ các điểm trong cơ thể đến các thiết bị y tế hoặc máy móc đo và ghi lại tín hiệu này.
Cụ thể, đồng được sử dụng trong các thiết bị như điện giác quan (EEG), điện tâm đồ (ECG), và máy đo thần kinh để ghi lại các tín hiệu điện của cơ thể. Với EEG, các điện cực được đặt trên đầu để ghi lại các tín hiệu điện của não. Với ECG, các điện cực được đặt trên ngực và các chi để ghi lại các tín hiệu điện của tim. Trong khi đó, các thiết bị đo thần kinh được sử dụng để đo các tín hiệu điện của các sợi thần kinh trong cơ thể.
Chức năng miễn dịch
Đồng là một thành phần quan trọng của nhiều enzyme liên quan đến chức năng miễn dịch, giúp hỗ trợ chức năng phòng ngừa và chống lại các bệnh truyền nhiễm.
Sản xuất collagen
Đồng giúp kích thích sự sản xuất collagen bằng cách tăng cường hoạt động của enzyme lysyl oxidase, enzyme cần thiết cho việc tạo ra liên kết cross-link giữa các sợi collagen. Khi sợi collagen được kết nối chặt chẽ, chúng trở nên mạnh mẽ hơn và có khả năng chống lại sự mòn của thời gian và tác động của môi trường.
Vì vậy, việc bổ sung đồng có thể giúp tăng cường sản xuất collagen, làm chậm quá trình lão hóa và giảm thiểu các vấn đề về da, xương, sụn và các mô liên kết khác trong cơ thể.
Loãng xương
Đồng là một yếu tố quan trọng trong việc hình thành xương. Nó giúp củng cố kết cấu của xương và hỗ trợ sự phát triển của xương và răng. Nhờ thế hỗ trợ giảm thiểu tình trạng loãng xương sau khi về già.
Viêm khớp
Chống oxy hóa
Đồng cũng là thành phần của superoxide dismutase (SOD), một chất chống oxy hóa tự nhiên trong cơ thể. SOD giúp giữ cho tế bào khỏe mạnh bằng cách loại bỏ các gốc tự do có hại, giảm thiểu tổn thương tế bào và giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh ung thư, bệnh tim mạch và các bệnh khác.
