Đồng là gì | CU là gì | Tính chất của đồng

Trong đời sống hằng ngày chúng ta đã gặp và đang sử dụng những sản phẩm được chế tạo từ đồng, vậy bạn đã hiểu rõ vật liệu đồng là gì chưa. Vật liệu đồng phân loại như thế nào, ký hiệu CU là gì và ứng dụng của đồng như thế nào, Vimi sẽ cùng bạn giải đáp những thắc mắc trên.

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 là 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 gì mà từ thời La Mã, đồng đã được khai thác phổ biến tại Síp (một hòn đảo ở Địa Trung Hải, quốc gia thuộc Châu Âu), với tên gọi ban đầu của kim loại này là Cyprium – Kim loại Síp. 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).

Vào khoảng 5000 năm TCN, đồng là kim loại đầu tiên được nung nóng chảy từ quặng và cũng là kim loại đầu tiên được đúc thành khối khoảng 4000 năm TCN, đồng cũng là kim loại đầu tiên được tạo thành hợp kim với các loại khác (thiếc tạo ra đồng đỏ vào khoảng 3500 năm 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 (II). Không đắt như vàng, bạc hay kim cương, tuy nhiên đồng lại là loại vật liệu khá quan trọng trong các lĩnh vực ngành công nghiệp và đời sống

2 Đồng đỏ và hợp kim đồng là gì

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

Đồng đỏ: Loại đồng này có màu đỏ đặc trưng, để đồng đạt được chất lượng tốt nhất, độ bền trung bình, khả năng chống ăn mòn kim loại và có tính thẩm mỹ cao 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) và 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.

Ngoài 2 loại đồng phổ biến ở trên thì người ta còn dựa theo công nghệ chế tạo, theo đó 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 Đồng có những tính chất, đặc điểm nổi bật gì

Bạn có biết vật liệu đồng có những tính chất gì? Đồng cũng như các kim loại khác, đều có tính chất về vật lý và hoá học riêng biệt.

3.1 Tính chất vật lý của đồng là gì

Đều là các kim loại thuộc nhóm 11 trong bảng tuần hoàn, do đó vàng, bạc và đồng 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.

Trong các dòng van công nghiệp cho ngành nước, rất nhiều chủng loại van được chế tạo từ vật liệu như van cửa đồng, van bi đồng, van 1 chiều dồng, tiêu biểu trong các nhãn hiệu là dòng Van điện từ ODE có chất lượng đồng được đánh giá là tốt bậc nhất

3.2 Tính chất hoá học của đồng là gì

• Khi ở trạng thái oxi hoá +1 hay +2 đồng có thể tạo ra được rất nhiều hợp chất khác nhau và thường được gọi theo thứ tự là Cuprous và Cupric, yuy đồng không phản ứng với nước nhưng đồng 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 chứ các hợp chất sulfua
• Đồng là loại kim loại có tính khử yếu hơn so với các kim loại khác và đồng có thể tác dụng với phi kim, tác dụng với các axit và các dung dịch muối.

4 Các phản ứng tác dụng của CU là gì

CU và đồng là hai cách gọi khác nhau, khi dùng CU người ta muốn nói lên các tính chất về mặt nguyên tố hóa học của đồng, khi dùng “đồng” người ta muốn nói lên các công năng ứng dụng của loại vật liệu này. Vậy hãy xem các phản ứng tác dụng của CU là gì

4.1 Cu tác dụng với phi kim

Phi kim tác dụng với CU là gì, đó là phản ứng của Cu với oxi ở các giai đoạn và nhiệt độ khác nhau, các phản ứng này tạo thành các chất khác nhau có tác dụng hoặc tác hại tới ứng dụng của vật liệu, nên chúng ta cần biết để tạo ra những ứng dụng có lợi cho người dùng

∗ Khi đồng (Cu) phản ứng với Oxi (O₂) đun nóng sẽ tạo thành một lớp đồng ( II ) oxit (CuO) màu nâu đen bảo vệ (Cu) tránh bị oxi hoá.

• 2Cu + O₂  →   CuO

∗ Khi đem CuO đun nóng đến nhiệt độ từ 800 – 1000°C sẽ tạo thành đồng (I) oxit có màu đỏ sáng

• CuO  +  Cu  →  Cu₂O

∗ Cho (Cu) tác dụng trực tiếp với khí Cl₂, Br₂, S… tạo ra các hợp chất đồng

• Cu  +  Cl₂  →  CuCl₂      [ đồng ( II ) clorua ]
• Cu  +  Br₂  →  CuBr₂      [ đồng ( II ) bromua ]
• Cu  +  S  →  CuS            [ đồng ( II ) sulfua ]

4.2 Cu tác dụng với axit

∗ ( Cu ) không thể tác dụng với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng

∗ Nhưng ( Cu ) có thể tác dụng với dung dịch HCl khi có O₂ ( oxi ) { tiếp xúc giữa axit và không khí }

• 2Cu  +  4HCl + O₂  →  2CuCl₂  +  2H₂O

∗ ( Cu ) tác dụng được với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc

• Cu  +  2H₂SO₄ (đặc)  →  CuSO₄ + SO₂ +  H₂O
• Cu   +  4HNO₃ (đặc)  →  Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

4.3 Cu tác dụng với dung dịch muối

∗ ( Cu ) có thể khử được các ion kim loại đứng sau nó trong dung dịch muối

• Cu  +  2AgNO₃ →  Cu(NO₃)₂  +  2Ag

5 Vai trò sinh học trong tự nhiên của vật liệu đồng là gì?

Đồng là nguyên tố vi lượng rất quan trọng và cần thiết đối với các loài động, thực vật bậc cao. Cu được tìm thấy trong một số loại enzym là kim loại trung tâm của chất chuyên chở oxi hemocyanin và được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein Ceruloplasmin có trong huyết tương, đồng được hấp thụ trong ruột non sau đó chuyển tới gan bằng liên kết Albumin

6 Các công dụng của vật liệu đồng là gì?

Như chúng ta biết, vật liệu đồng có khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, tính dẻo, mềm, dễ dát mỏng và dễ uốn. Chính vì vậy, đồng được sử dụng rất phổ biến trong đời sống và các lĩnh vực của ngành công nghiệp

6.1 Ứng dụng trong nội thất gia đình của đồng là gì

Đồng được dùng làm dao, nĩa, chảo nấu, ống chân không và bộ dẫn sóng cho bức xạ trong lò vi sóng

6.2 Ứng dụng trong của đồng trong sản xuất điện

Đồng chuyên dùng để sản xuất các loại dây điện, que hàn, tản nhiệt, bo mạch điện tử…

Và đồng cũng được ứng dụng để chế tạo các chất bán dẫn khác (kết nối điện tử hay điện cực… ), chế tạo dây dẫn điện, rơ le điện hay các nguồn nam châm điện.

6.3 Sử dụng đồng trong trang trí và công nghệ thẩm mỹ là gì

Đồng được dùng làm những đồ vật trang trí nhà cửa (tay cầm cửa …), dùng để đúc tượng ( bức tượng Nữ Thần Tự Do được từ 81.3 tấn ~ 179235 pao, đồng hợp kim )

6.4 Ứng dụng trong nhạc cụ của đồng là gì

Hầu hết các loại nhạc khí đều được làm bằng đồng (chủ yếu là đồng thau – hợp kim Latông )

6.5 Ứng dụng trong các hệ thống dẫn nước của đồng là gì

Trong các đường ống dẫn nước bao gồm cả nước sạch và nước nóng, các hệ thống ống dẫn nước được chế tạo bằng đồng được sử dụng như một trong những loại vật liệu cao cấp, phục vụ cho những dự án và khu dịch vụ cao cấp

6.6 Sử dụng vật liệu đồng trong các hệ thống hơi nóng

Trong các hệ thống ống dẫn hơi nóng, đặc biệt là trong các hệ thống xông hơi bằng nước và hơi nóng, chúng ta thấy các đường ống được làm bằng đồng, các loại van được chế tạo bằng đồng như van bi đồng, van điện từ đồng

7 Nhận biết đồng & Chất lượng đồng như thế nào?

Nếu 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

7.1 Nhận biết đồng bằng tác dụng của lửa

Cách phân biệt này là phổ biến nhất, bởi đồng có khả năng chịu nhiệt cao, có tính dẻo và mềm khi nung nóng đến 1000°C.

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

7.2 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), chúng ta có thể dùng máy mài kim loại hay dùi sắt để mài lên trên bề mặt kim loại đồng và quan sát

• 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) ]

7.3 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 )

7.4 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 )