Vật liệu đồng là gì – Tính chất hoá lý của đồng

Trong đời sống hằng ngày chúng ta đã gặp và đang sử dụng những sản phẩm được chế tạo từ đồng. Đây lại là loại vật liệu khá quan trọng trong các lĩnh vực ngành công nghiệp và đời sống. Vậy bạn có thắc mắc vật liệu đồng là gì? Ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Vật liệu đồng phân loại như thế nào? Hãy cùng PKO tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé.

1. Vật liệu đồng là gì?

Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học, “đồng” là một loại nguyên tố có ký hiệu “Cu”, và số nguyên tử khối bằng 64. Đồng – Kim loại có tính dẻo, độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao, điểm đặc trưng riêng dễ nhận biết nhất của đồng là bề mặt màu cam đỏ.

Đồng là một trong số ít những kim loại xuất hiện trong tự nhiên ở dạng kim loại và có thể sử dụng trực tiếp thay cho việc khai thác từ quặng. Vì thế nó đã được con người sử dụng từ 8000 năm Trước công nguyên (TCN).

Đồng được sử dụng phổ biến làm chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng và đặc biệt là thành phần quan trọng trong nhiều hợp kim khác nhau.

Hợp chất của đồng thường có màu xanh lam và xanh lục, chúng tồn tại dưới dạng muối đồng (hoá trị II).

2. Các dạng vật liệu đồng

Giống với các dòng kim loại khác, vật liệu đồng được chia thành: đồng đỏ và hợp kim đồng

• Đồng đỏ: có màu đỏ đặc trưng. Để đồng đạt được chất lượng tốt nhất, khả năng chống ăn mòn kim loại và có tính thẩm mỹ cao, độ bền trung bình người ta thường dùng phương pháp nhiệt phân để luyện.
• Hợp kim đồng, được chia thành 2 loại là:
  • hợp kim Latông (bao gồm: đồng vàng, đồng đặc biệt – Latông phức tạp)
  • hợp kim Brông (đồng thanh/đồng xanh). Chúng cấu tạo từ các kim loại như: Zn, Al, Pb… có tính thẩm mỹ trong công nghệ và độ bền cao, do đó chúng cũng được dùng rất phổ biến.

Dựa theo công nghệ chế tạo, đồng được phân thành: nhóm đúc và biến dạng.

Theo quá trình nhiệt luyện hoá bền, đồng cũng chia thành 2 nhóm: Nhóm nhiệt luyện hoá bền và Nhóm nhiệt luyện không hoá bền.

Cách phân chia thông dụng nhất của đồng là phân chia theo thành phần hoá học.

3. Tính chất của vật liệu đồng là gì?

Khái niệm và các dạng vật liệu đồng là như vậy, vậy bạn đã biết tính chất của vật liệu đồng là gì chưa. Tương tự các kim loại khác, đồng cũng có tính chất hoá lý riêng biệt.

3.1. Tính chất vật lý của đồng

Vàng, bạc và đồng đều là các kim loại thuộc nhóm 11 trong bảng tuần hoàn, do đó có nhiều thuộc tính giống nhau, trong đó đặc trưng nhất là tính dẻo và độ dẫn điện cao.

Lưu huỳnh, vàng và đồng là nhóm 3 nguyên tố có màu sắc tự nhiên khác với màu xám hay bạc. Đồng tinh khiết có màu đỏ cam và khi tiếp xúc với không khí nó chuyển thành màu lam ngọc. Nhờ vào sự chuyển tiếp electron giữa phân lớp 3d và 4s mà đồng có được màu sắc đặc trưng đó.

3.2. Tính chất hoá học của đồng

Đồng có thể tạo ra được rất nhiều hợp chất khác nhau khi ở trạng thái oxi hoá +1 hay +2 và thường được gọi theo thứ tự là Cuprous và Cupric.

Đồng không phản ứng với nước, nhưng lại phản ứng với oxi trong không khí (phản ứng rất chậm), tạo thành một lớp oxit đồng có màu nâu đen.

Trường hợp đồng phản ứng với sulfua, quá trình ăn mòn diễn ra khi đồng tiếp xúc với không khí có chứa các hợp chất sulfua.

Đồng là loại kim loại có tính khử yếu hơn so với các kim loại khác. Đồng có thể tác dụng: với phi kim, các axit và các dung dịch muối.

4. Vai trò của vật liệu đồng là gì?

4.1. Vai trò công nghiệp

Đồng được đánh giá là kim loại gần như không thể thiếu trong hầu hết thiết bị điện. Nhờ vào khả năng truyền điện, truyền nhiệt tuyệt vời và tính mềm, dễ dát mỏng để kéo thành dây điện. Trong các công trình xây dựng, đồng cũng được ứng dụng để làm các tấm lợp hay ống nước đồng, cũng như 1 số loại máy móc công nghiệp khác nữa.

4.2. Vai trò hóa học

Các hợp chất đồng, chẳng hạn như dung dịch Fehling, được sử dụng trong các thử nghiệm hóa học để phát hiện đường.

4.3. Vai trò sinh học

Đồng là một nguyên tố thiết yếu. Theo các báo cáo khoa học về sức khỏe, 1 người ở độ tuổi trưởng thành mỗi ngày phải hấp thụ khoảng 1,2mg đồng. Quá trình này nhằm hỗ trợ các enzim chuyển hóa năng lượng trong tế bào.

Các bệnh di truyền, chẳng hạn như bệnh Wilson và bệnh Menkes, có thể ảnh hưởng đến khả năng sử dụng đồng đúng cách của cơ thể. Không giống như động vật có vú sử dụng sắt (trong hemoglobin) để vận chuyển oxy xung quanh cơ thể, một số loài giáp xác sử dụng phức hợp đồng.

4.4. Sự phong phú tự nhiên

Kim loại đồng có trong tự nhiên. Nnhưng cho đến nay nguồn đồng lớn nhất là trong các khoáng chất như chalcopyrit và bornit. Người ta khai thác đồng từ các quặng này thông qua quá trình đun chảy, rửa trôi và điện phân. Những quốc gia sản xuất đồng nổi tiếng phải kể đến Chi-lê, Pê ru và Trung Quốc.

5. Phương pháp nhận biết sự nguyên chất của vật liệu đồng

Khi đã hiểu rõ về những tính chất vật lý và tính chất hoá học của đồng, bạn có thể dễ dàng phân biệt hay nhận biết đồng.

5.1. Nhận biết đồng bằng tác dụng của lửa

Bởi đồng có khả năng chịu nhiệt cao, tính dẻo và mềm khi nung nóng đến 1000°C, nên đây là cách phân biệt phổ biến nhất.

Chúng ta hơ đồng trực tiếp lên ngọn lửa, sau đó nhận biết qua 2 trường hợp:

• Nếu như không bị biến dạng về hình dạng, màu sắc vẫn tươi nguyên giống như lúc ban đầu → Đồng nguyên chất
• Nếu trên bề mặt bị chuyển màu hoặc không sáng → Chứng tỏ đồng bị pha trộn lẫn cùng với các kim loại khác

5.2. Sử dụng các vật dụng bằng kim loại

Không nên dùng cách này để thử nghiệm với các kim loại đồng mới (vì tính chính xác không cao).

Có thể dùng máy mài kim loại hay dùi sắt để mài lên trên bề mặt kim loại đồng:

• Sau vài phút nếu chúng ta thấy màu sắc không thay đổi, càng mài lâu càng thấy sáng → Đây là đồng thật
• Lúc đầu bạn thấy đồng có màu bóng loáng nhưng sau đó ngã màu tối xỉn → Đồng giả [đã bị pha trộn với nguyên tố Pb (Chì)]

5.3. Cách nhận biết đồng qua phương pháp từ tính

Đồng có từ tính nhẹ, do vậy chúng ta sử dụng nam châm để phân biệt:

• Cho nam châm rớt xuống phía trong ống đồng, nếu nó rơi chậm hơn so với bình thường, thì có thể giải thích cho hiện tượng dòng điện xoáy trong ống đồng dưới sự tác động của từ trường → Đồng thật
• Nếu trường hợp khi cho nam châm lại gần mà đồng không bị hút hay xảy ra bị đẩy → Đồng giả (bị pha trộn với các kim loại khác)

5.4. Nhận biết đồng dựa trên cách đo mật độ (mật độ của đồng là 8.92 gr/ml)

Cân vật thể cần nhận biết, sau đó chi trọng lượng với khối lượng của đồng với nhau:

• Nếu cho kết quả mật độ tương đương 8.92 gr/ml → Đồng thật
• Nếu sau khi chia ra mà kết quả mật độ có khác biệt → Đây không phải đồng nguyên chất (đã bị pha trộn)

6. Công dụng của vật liệu đồng là gì?

Đồng có đặc tính rõ rệt từ dẫn nhiệt, điện rất tốt, mềm, dễ dát mỏng, dễ uốn. Do đó đồng được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống phục vụ sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.

• Đồ gia dụng trong nhà: Có thể kể đến các vật dụng quen thuộc làm bằng đồng như thanh dẫn nhiệt trong lò vi sóng, ấm siêu tốc, nồi cơm điện, dây điện, bộ tản nhiệt,…
• Nguyên liệu trong sản xuất điện: Hầu hết các loại dây điện, que hàn, bo mạch điện tử trong các thiết bị, máy móc đều có sự góp mặt của các sợi đồng.
• Nguyên liệu trong xây dựng: Đồng chủ yếu được ứng dụng trong các động cơ hơi nước hay ống thủy lợi.
• Nguyên liệu để trang trí, làm đẹp: chúng ta thường thấy các đồ trang trí trong nhà làm từ đồng như tay nắm cửa, hay các bức tượng đồng.
• Ngoài ra, phần lớn nhạc cụ sẽ được thiết kế bằng đồng. Trong đó hầu hết là đồng thau, hợp kim Latông.

Tạm kết

Như vậy qua bài viết này, bạn đã có thể hiểu được cơ bản về vật liệu đồng, các tính chất hoá lý, cách nhận biết cũng  như ứng dụng của nó. Để biết thêm các kiến thức bổ ích khác, hãy đón chờ trong các bài viết tiếp theo của Phukienong nhé.