Đồng (copper) là gì?
Đồng là kim loại màu đỏ cam đặc trưng, ký hiệu hóa học Cu (từ tiếng Latin cuprum), số nguyên tử 29, nằm trong nhóm kim loại chuyển tiếp (nhóm IB bảng tuần hoàn). Đây là một trong những kim loại đầu tiên loài người sử dụng — có bằng chứng khai thác đồng từ 10.000 năm trước Công nguyên.
Tính chất vật lý của đồng
| Tính chất | Giá trị |
|---|---|
| Ký hiệu hóa học | Cu |
| Số nguyên tử | 29 |
| Khối lượng nguyên tử | 63.546 g/mol |
| Điểm chảy | 1085°C |
| Điểm sôi | 2562°C |
| Khối lượng riêng | 8960 kg/m³ |
| Độ dẫn điện | 59.6 MS/m (100% IACS) |
| Độ dẫn nhiệt | 401 W/(m·K) |
| Modulus đàn hồi E | 110 GPa |
| Độ bền kéo Rm (Cu nguyên chất ủ) | ≈ 220 MPa |
| Độ giãn dài A | 40–50% |
| Hệ số giãn nở nhiệt | 17 × 10⁻⁶ /°C |
Các mác đồng kỹ thuật phổ biến
Hệ thống phân loại UNS (Unified Numbering System) của Mỹ ký hiệu đồng và hợp kim đồng từ C10000 đến C99999. Các mác thông dụng trong xây dựng và kỹ thuật điện:
- C11000 (ETP Copper — Electrolytic Tough Pitch): Cu ≥ 99.90%, O 0.02–0.04%; phổ biến nhất, dùng dây điện, cáp điện, thanh dẫn (busbar)
- C10100 (OFE — Oxygen-Free Electronic): Cu ≥ 99.99%, O < 0.0005%; dùng thiết bị điện tử nhạy cảm, hàn plasma
- C10200 (OF Copper): Cu ≥ 99.95%, O < 0.001%; dẫn điện tốt, hàn được trong môi trường khử
- C12200 (DHP — Deoxidized High Phosphorus): Cu ≥ 99.9%, P 0.015–0.040%; dễ hàn, dùng ống nước, ống điều hòa không khí
Hiện tượng oxy hóa và patina
Đồng tự bảo vệ bằng lớp oxy hóa bề mặt hình thành tự nhiên. Giai đoạn đầu, lớp CuO (màu đen/nâu sẫm) hình thành khi tiếp xúc không khí. Theo thời gian (5–20 năm tùy môi trường), lớp patina màu xanh lam/lục đặc trưng hình thành từ hỗn hợp Cu₂(OH)₂CO₃ (malachite) và CuSO₄ (trong môi trường có SO₂). Lớp patina này là lớp bảo vệ thụ động — gắn chặt vào bề mặt, ngăn ăn mòn tiếp vào trong, và tạo thẩm mỹ đặc trưng cho các công trình đồng lâu đời.
Phân loại đồng theo purity
- Đồng nguyên chất (Pure copper): Cu ≥ 99.5%, hầu như không pha hợp kim; dẫn điện và nhiệt tốt nhất
- Đồng thương mại (Commercial bronze/copper): thực chất là đồng thau (Cu-Zn), xem bài đồng thau là gì
- Đồng đỏ (Red copper): thuật ngữ thông dụng ở Việt Nam chỉ đồng nguyên chất hoặc Cu > 99%; xem bài đồng đỏ là gì
Tiêu chuẩn đồng kỹ thuật
ASTM B152 (tấm đồng), ASTM B187 (thanh/ống), ASTM B88 (ống nước), EN 1172 (tấm và dải đồng cho xây dựng), EN 1057 (ống đồng cho nước và khí nóng) là các tiêu chuẩn chính. ISO 197 và TCVN 5567 quy định đồng và hợp kim đồng tại Việt Nam.
Câu hỏi thường gặp
- Đồng và đồng đỏ có phải là cùng một vật liệu không?
- Trong thực tế sử dụng ở Việt Nam, “đồng đỏ” thường chỉ đồng nguyên chất Cu ≥ 99% với màu đỏ cam đặc trưng, phân biệt với “đồng thau” (hợp kim Cu-Zn, màu vàng). Về mặt kỹ thuật, đồng (copper) là nguyên tố Cu, còn “đồng đỏ” là cách gọi thông dụng để phân biệt với các hợp kim đồng khác.
- Tại sao đồng được dùng làm dây điện thay vì kim loại khác?
- Đồng có độ dẫn điện 59.6 MS/m — đứng thứ hai sau bạc (63.0 MS/m) nhưng giá rẻ hơn bạc hàng trăm lần. Nhôm dẫn điện kém hơn (35 MS/m) nhưng nhẹ hơn, dùng cho đường dây tải điện trên không. Đồng ưu thế trong cáp điện công trình và thiết bị do tiết diện nhỏ hơn với cùng khả năng truyền dẫn.
- Đồng có bị ăn mòn trong môi trường xây dựng không?
- Đồng rất kháng ăn mòn trong không khí, nước ngọt và nước biển — nhờ lớp patina bảo vệ. Đồng bị ăn mòn nhanh trong môi trường amoniac (NH₃), axit mạnh và môi trường kiềm mạnh. Đồng không được tiếp xúc trực tiếp với xi măng tươi vì môi trường kiềm của xi măng (pH ≈ 12–13) ăn mòn đồng.
- Đồng C11000 và C12200 dùng cho ứng dụng khác nhau như thế nào?
- C11000 (ETP) có độ dẫn điện cao nhất trong nhóm thương mại, dùng cho dây điện và busbar. C12200 (DHP) có phosphor khử oxy, hàn được trong môi trường khử mà không bị nứt (hydrogen embrittlement), nên là tiêu chuẩn cho ống nước đồng và ống điều hòa không khí.
- Làm thế nào phân biệt đồng nguyên chất với đồng thau bằng mắt thường?
- Đồng nguyên chất (đồng đỏ) có màu đỏ cam rõ rệt. Đồng thau (Cu-Zn) có màu vàng nhạt đến vàng sáng tùy hàm lượng kẽm. Thử đơn giản: cắt và nhìn mặt cắt dưới ánh sáng trắng — đồng đỏ, đồng thau vàng. Để xác nhận chính xác cần đo điện trở suất hoặc phân tích XRF.