18.11.2025

Đồng là gì? Ứng dụng của Copper trong đời sống và sản xuất

Đồng là gì?

Đồng (tiếng Anh: copper) là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu là Cu (từ tiếng Latinh: cuprum), có số hiệu nguyên tử bằng 29. Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và thành phần của các hợp kim của nhiều kim loại khác nhau.

Tính chất chung

Tên, ký hiệu	Đồng, Cu
Phiên âm	/ˈkɒpər/ (KOP-ər)
Hình dạng	Ánh kim đỏ cam

Đồng trong bảng tuần hoàn

Số nguyên tử (Z)	29
Khối lượng nguyên tử chuẩn	(±) (Ar) 63,546(3)
Phân loại	kim loại chuyển tiếp
Nhóm, phân lớp	11, d
Cấu hình electron	[Ar] 3d10 4s1
mỗi lớp	2, 8, 18, 1
Chu kỳ	Chu kỳ 4

Tính chất vật lý

Màu sắc	Ánh kim đỏ cam
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	1357,77 K (1084,62 °C, 1984,32 °F)
Nhiệt độ sôi	2835 K (2562 °C, 4643 °F)
Mật độ	8,94 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 8,02 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	13,26 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	300,4 kJ·mol−1
Nhiệt dung	24,440 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa)	1	10	100	1k	10k	100k
ở T (K)	1509	1661	1850	2089	2404	2834

Tính chất nguyên tử

Trạng thái oxy hóa	4, 3, 2, 1, 0, -2 Base nhẹ
Độ âm điện	1,90 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 745,5 kJ·mol−1 Thứ hai: 1957,9 kJ·mol−1 Thứ ba: 3555 kJ·mol−1
Bán kính cộng hóa trị	thực nghiệm: 128 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	132±4 pm
Bán kính van der Waals	140 pm

Thông tin khác

Vận tốc âm thanh	que mỏng: 3810 m·s−1 (ở n.đ.p.) (Ép)
Độ giãn nở nhiệt	16,5 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	401 W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 20 °C: 16,78 n Ω·m
Tính chất từ	Nghịch từ
Độ cảm từ	−5.46·10−6 cm3/mol
Mô đun Young	110–128 GPa
Mô đun cắt	48 GPa
Mô đun khối	140 GPa
Hệ số Poisson	0,34
Độ cứng theo thang Mohs	3,0
Độ cứng theo thang Vickers	369 MPa
Độ cứng theo thang Brinell	874 MPa
Số đăng ký CAS	7440-50-8

Đồng vị của đồng

Iso	NA	Chu kỳ bán rã	DM	DE (MeV)	DP
63Cu	69.15%	63Cu ổn định với 34 neutron
64Cu	Tổng hợp	12,7 giờ	β+	–	64Ni
64Cu	Tổng hợp	12,7 giờ	β–	–	64Zn
65Cu	30.85%	5Cu ổn định với 36 neutron
67Cu	Tổng hợp	61,83 giờ	β–	–	67Zn

Đặc điểm của đồng

Tính chất vật lý

Đồng, bạc và vàng thuộc nhóm 11 trong bảng tuần hoàn; ba kim loại này có một electron s trên lớp ngoài cùng của d-shell đã đầy và được đặc trưng bởi tính dẻo cao, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Các d-shell đã đầy ít đóng góp vào tương tác giữa các nguyên tử, các tương tác chủ yếu do electron s thông qua liên kết kim loại. Không giống như kim loại có d-shell chưa đầy, liên kết kim loại ở đồng thiếu tính chất cộng hóa trị và tương đối yếu.

Tính chất hóa học

Đồng không phản ứng với nước, nhưng phản ứng chậm với oxy trong không khí để tạo thành lớp oxit đồng màu nâu-đen, lớp này bảo vệ kim loại bên dưới khỏi bị ăn mòn thêm (thụ động hóa).

Một lớp màu xanh (verdigris – cacbonat đồng) thường xuất hiện trên các công trình đồng cũ, ví dụ như mái của nhiều tòa nhà cũ và Tượng Nữ thần Tự do. Đồng bị xỉn khi tiếp xúc với một số hợp chất lưu huỳnh, tạo thành các sulfua đồng khác nhau.

Đồng vị

Đồng có 29 đồng vị. ^63Cu và ^65Cu là ổn định, trong đó ^63Cu chiếm khoảng 69% đồng tự nhiên; cả hai đều có spin 3/2. Các đồng vị khác là phóng xạ, đồng vị ổn định nhất là ^67Cu với chu kỳ bán rã 61,83 giờ. Mười đồng vị metastable đã được xác định; ^68mCu có chu kỳ bán rã dài nhất là 3,8 phút. Đồng vị có số khối trên 64 phân rã theo β−, còn đồng vị dưới 64 phân rã theo β+. ^64Cu (chu kỳ bán rã 12,7 giờ) phân rã theo cả hai hướng.

^62Cu và ^64Cu có ứng dụng quan trọng. ^62Cu được dùng trong ^62Cu-PTSM làm chất đánh dấu phóng xạ cho chụp cắt lớp phát xạ positron (PET).

Phân bố

Đồng được tạo ra trong các sao khổng lồ và tồn tại trong vỏ Trái Đất với tỷ lệ khoảng 50 phần triệu (ppm). Trong tự nhiên, đồng xuất hiện trong nhiều khoáng vật, bao gồm đồng nguyên chất, sulfua đồng như chalcopyrite, bornite, digenite, covellite, chalcocite, sulfosalt đồng như tetrahedrite-tennantite và enargite, cacbonat đồng như azurite và malachite, và oxit đồng(I) hoặc đồng(II) như cuprite và tenorite.

Khối lượng đồng nguyên chất lớn nhất từng phát hiện nặng 420 tấn, tìm thấy năm 1857 tại bán đảo Keweenaw, Michigan, Mỹ. Đồng nguyên chất là đa tinh thể, với tinh thể đơn lớn nhất từng mô tả có kích thước 4,4 × 3,2 × 3,2 cm. Đồng là nguyên tố phổ biến thứ 26 trong vỏ Trái Đất, chiếm 50 ppm so với 75 ppm của kẽm và 14 ppm của chì.

Sản xuất đồng

Phần lớn đồng được khai thác hoặc chiết xuất từ sulfua đồng tại các mỏ hở lớn trong các mỏ đồng porphyry chứa 0,4–1,0% đồng. Các mỏ điển hình: Chuquicamata (Chile), Bingham Canyon (Utah, Mỹ), El Chino (New Mexico, Mỹ).

Theo Khảo sát Địa chất Anh, năm 2005, Chile là nước sản xuất đồng hàng đầu, chiếm ít nhất 1/3 sản lượng thế giới, tiếp theo là Mỹ, Indonesia và Peru. Chile, nhà sản xuất đồng lớn nhất thế giới, cung cấp cho Mỹ 70% đồng tinh luyện và hợp kim nhập khẩu đến năm 2024. Cùng với Canada (17%) và Peru (7%), ba nước này chiếm 94% lượng nhập khẩu đồng của Mỹ.

Dự trữ và giá cả của đồng

Đồng đã được sử dụng ít nhất 10.000 năm, nhưng hơn 95% lượng đồng từng khai thác và luyện kim được khai thác từ năm 1900 trở đi. Tổng lượng đồng trên Trái Đất rất lớn, khoảng 10¹⁴ tấn trong 1 km trên cùng của vỏ Trái Đất, tương đương khoảng 5 triệu năm khai thác ở tốc độ hiện tại.

Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ dự trữ có khả năng khai thác kinh tế với giá và công nghệ hiện nay. Ước tính thời gian dự trữ đồng có thể khai thác từ 25–60 năm, tùy thuộc vào các giả định như tốc độ tăng trưởng. Tái chế là nguồn cung đồng quan trọng trong thế giới hiện đại..

Tái chế

Theo báo cáo Metal Stocks in Society của International Resource Panel, lượng đồng trung bình trên đầu người trong xã hội là 35–55 kg. Phần lớn ở các nước phát triển (140–300 kg/người) hơn là ở các nước kém phát triển (30–40 kg/người). Năm 2001, một ô tô tiêu chuẩn chứa 20–30 kg đồng. Đến 2014, lượng đồng và hợp kim đồng trong xe động cơ đốt trong giảm còn 16,8 kg nhưng tăng trở lại 24,5 kg vào năm 2023. Xe điện pin hiện tại chứa khoảng 91 kg đồng và hợp kim đồng.

Tác động của đồng đối môi trường

Khai thác đồng gây tác động trực tiếp từ bãi thải, đất đá phủ trên mỏ, và mỏ bỏ hoang. Bãi thải chứa chất lỏng giàu sulfua, tạo ra nước thải axit mỏ. Axit này có thể hòa tan kim loại nặng từ đất xung quanh. Đất đá phủ cũng có thể hòa tan kim loại nặng ở vùng mưa nhiều. Một số kim loại này là chất gây ung thư.

Tác động gián tiếp bao gồm khí thải nhà kính chủ yếu từ điện sử dụng trong khai thác, đặc biệt khi nguồn điện từ nhiên liệu hóa thạch, và từ động cơ khai thác và tinh chế đồng.

Hợp kim của đồng

Nhiều hợp kim đồng đã được tạo ra:
Đồng thau (Brass): hợp kim đồng và kẽm.
Đồng thiếc (Bronze): thường là hợp kim đồng-thiếc, nhưng cũng có thể là bất kỳ hợp kim đồng nào như đồng nhôm.
Đồng-thiếc với các kim loại khác được dùng đúc chuông; thành phần hợp kim ảnh hưởng trực tiếp đến âm thanh và cơ tính.
Đồng là thành phần quan trọng trong hàn bạc và vàng 18K, thay đổi màu sắc, độ cứng và điểm nóng chảy.
Một số hàn không chì là hợp kim thiếc với đồng và các kim loại khác.
Đồng-niken (Cupronickel): dùng trong tiền xu mệnh giá thấp. Đồng 5 cent của Mỹ gồm 75% đồng và 25% niken.
Hợp kim 90% đồng và 10% niken chống ăn mòn, dùng cho các vật dụng tiếp xúc với nước biển.
Hợp kim đồng với nhôm (~7%) có màu vàng, dùng trang trí.
Shakudō: hợp kim trang trí Nhật Bản, đồng với 4–10% vàng, có thể tạo màu đen hoặc xanh đậm.

Hợp chất của đồng

Hợp chất nhị phân

Các hợp chất đơn giản nhất của đồng là nhị phân, chứa hai nguyên tố, ví dụ oxit, sulfua, halide. Có cả oxit đồng(I) và đồng(II). Nhiều sulfua đồng chủ yếu làm quặng. Ví dụ đơn giản: đồng(I) sulfua (Cu2S) và đồng monosulfua (CuS).

Hóa học hữu cơ đồng

Các hợp chất có liên kết C–Cu gọi là hợp chất organocopper, rất dễ phản ứng với oxy tạo Cu(I) oxide, nhiều ứng dụng trong hóa học. Chúng được tổng hợp từ đồng(I) với Grignard, alkyn đầu cuối hoặc organolithium; đặc biệt phản ứng sau tạo ra Gilman reagent.

Đồng(III) và đồng(IV)

Đồng(III) thường có trong oxit, ví dụ potassium cuprate (KCuO2) màu xanh đen. Các hợp chất đồng(III) được nghiên cứu nhiều nhất là superconductor cuprate, như YBa2Cu3O7 chứa cả đồng(II) và đồng(III).

Oxit và fluoride là anion bazơ mạnh, ổn định các ion kim loại ở số oxi hóa cao. Có cả fluoride đồng(III) và đồng(IV) như K3CuF6 và Cs2CuF6.

Ứng dụng của đồng trong đời sống và sản xuất

Ngành điện và điện tử

Dây điện, cáp: nhờ dẫn điện tốt.
Cuộn điện từ, động cơ, rơ-le, mạch điện: tăng hiệu suất truyền tải năng lượng.
Linh kiện điện tử: dùng trong IC, bảng mạch, ống chân không, ống tia cathode, magnetron và ống dẫn sóng vi ba.
Thay nhôm trong chip IC nhờ dẫn điện tốt hơn.
Cơ khí – máy móc
Que hàn đồng, chi tiết máy, động cơ hơi nước Watt: truyền nhiệt hiệu quả, chống ăn mòn.
Ổ trục, van, ống: bền và dẻo.

Xây dựng và đời sống

Tay nắm cửa, đồ trang trí, dụng cụ nhà bếp: màu đẹp, dễ gia công, dẫn nhiệt tốt.
Đồ gia dụng: chảo, nồi, dao, dĩa, thìa (hợp kim đồng-niken trắng).
Tiền xu: đồng hoặc hợp kim đồng.

Nghệ thuật – văn hóa – tôn giáo

Đúc tượng, điêu khắc: ví dụ Statue of Liberty chứa hơn 81 tấn hợp kim đồng.
Đồng Việt Nam truyền thống: trống đồng, khay đồng, đồ thờ cúng, tượng hạc, câu đối đồng.
Mỹ thuật: tượng, tranh đồng, đồ trang trí.
Phong thủy: tượng, linh vật, vật bảo nhà – cầu tài lộc, tránh tai ương.

Hóa học và môi trường

Đồng(II) sulfate (CuSO₄): thuốc trừ sâu, khử trùng nước.
Dung dịch Fehling: xác định đường khử trong phân tích hóa học.
Chất xúc tác: dùng trong phản ứng oxi hóa không hoàn toàn, ví dụ sản xuất benzophenone từ diphenylmethane.

Y học và sinh học

Bề mặt biostatic: đồng có tính kháng khuẩn tự nhiên, dùng trong bệnh viện và tàu biển để ngăn sinh vật phát triển.

Truyền Thông