Đồng: kim loại đầu tiên loài người nhặt lên khỏi mặt đất

Kim loại nhặt được, không phải nấu ra

Một mặt dây chuyền bằng đồng tìm được ở miền bắc Iraq có tuổi khoảng 8700 năm trước Công nguyên. Ở bán đảo Keweenaw bên Mỹ, người bản địa Bắc Mỹ đã đào đồng tự sinh bằng công cụ đá từ khoảng 7500 năm trước Công nguyên. Khối đồng tự sinh lớn nhất từng tìm thấy, cũng ở Keweenaw, nặng 420 tấn, phát hiện năm 1857.

Người nổi tiếng nhất từng cầm đồng là Ötzi, xác ướp tự nhiên khoảng 3300–3200 năm trước Công nguyên tìm thấy trên dãy Alps. Trong hành trang của ông có một lưỡi rìu đồng đúc, tinh khiết tới 99,7%.

Manh mối cho thấy ông từng tự luyện đồng không nằm ở lưỡi rìu mà ở tóc. Tóc Ötzi có lượng đồng và arsenic cao bất thường. Arsenic là tạp chất hay đi kèm quặng đồng thời đó, nên cách hợp lý nhất để arsenic vào người là hít phải khói lò.

Vì sao phải pha thiếc vào

Đồng nguyên chất mềm. Làm đồ đựng thì được, làm rìu làm kiếm thì mau quằn. Khoảng năm 3500 trước Công nguyên, người ta phát hiện pha thiếc vào đồng thì cứng và bền hơn hẳn. Tỉ lệ thiếc có thể lên tới 25%.

Hợp kim đồng-thiếc này tiếng Việt gọi là đồng điếu, đừng lẫn với đồng thau là đồng pha kẽm. Đồng điếu tốt tới mức người ta lấy tên hợp kim đặt cho cả một thời đại.

Thời đồ đồng đến trước thời đồ sắt là vì nhiệt độ chứ không phải vì trữ lượng, chuyện kể đủ ở bài về sắt.

Đồng đi đâu và đào ở đâu

Trong tất cả kim loại nguyên chất, đồng dẫn điện tốt thứ nhì, chỉ thua bạc. Độ dẫn của đồng khoảng 59,6 triệu siemens trên mỗi mét (siemens là đơn vị đo độ dẫn điện). Khoảng 60% lượng đồng thế giới đi vào dây và thiết bị điện.

Muốn có chừng ấy đồng thì phải đào rất nhiều. Cả thế giới đào khoảng 23,0 triệu tấn đồng một năm, riêng Chile 5,3 triệu tấn, khoảng 23%. Nhưng quặng ngày càng nghèo. Mỏ lộ thiên hiện nay thường chỉ chứa 0,4–1,0% đồng, nghĩa là một tấn đá đào lên chỉ cho ra khoảng 4 tới 10 kg đồng.

Chuquicamata mở từ năm 1915, khi những mạch quặng đầu tiên ở đó có tới 10–15% đồng, nhưng chỗ giàu ấy hết từ lâu.

Bù lại, đồng tái chế không mất chất lượng. Khoảng một phần ba nhu cầu đồng của thế giới hiện được đáp ứng bằng đồng cũ nấu lại. Ước tính chừng 80% lượng đồng loài người từng đào lên vẫn đang được dùng ở đâu đó.

Vì sao tượng Nữ thần Tự do xanh

Tượng Nữ thần Tự do được bọc bằng những tấm đồng dày 2,4 milimet, tổng cộng chừng 80 tấn. Khi khánh thành năm 1886, tượng có màu nâu đỏ ánh kim của đồng mới. Khoảng 20 năm sau, màu xanh lục đã phủ kín.

Lớp xanh ấy hay bị gọi gọn là đồng oxit, nhưng thật ra là một hỗn hợp phức tạp hơn nhiều. Hỗn hợp đó sinh ra từ phản ứng nhiều bước giữa đồng với không khí, nước và các chất ô nhiễm có tính axit. Ở nơi bình thường, chất tạo màu chính là một khoáng muối đồng sunfat. Ở vùng biển nhiều muối như cảng New York thì có thêm một hợp chất của đồng với clo.

Một khi đã hình thành, lớp gỉ này bám chặt và chặn không cho ăn mòn ăn sâu thêm. Nhờ vậy người ta lợp mái nhà bằng đồng được hàng trăm năm.

Đồng giết vi khuẩn khi chạm vào

Vi khuẩn chạm vào bề mặt đồng thì chết. Đồng không tiết ra chất gì, mà lọt vào trong tế bào rồi phá từ bên trong theo ba cách.

Đồng sinh ra gốc tự do, là những mảnh phân tử thiếu electron nên phá hoại mọi thứ ở gần. Đồng chọc thủng màng tế bào cho kali rò ra ngoài. Và đồng gắn nhầm vào những protein vốn không cần đồng, làm chúng hỏng việc.

Năm 2008, cơ quan môi trường Mỹ công nhận một loạt hợp kim đồng là vật liệu diệt khuẩn. Thử nghiệm cho thấy bề mặt đồng diệt hơn 99,9% vi khuẩn gây bệnh trong 2 giờ, miễn là bề mặt được lau thường xuyên. Một nghiên cứu năm 2013 ghi nhận phòng chăm sóc đặc biệt dùng bề mặt đồng giảm được tới 58% ca nhiễm khuẩn trong bệnh viện. Tới năm 2021, công nhận này mở rộng sang cả diệt virus.

Vì vậy nhiều bệnh viện làm tay nắm cửa, thanh vịn giường và mặt bàn cạnh giường bằng đồng hoặc hợp kim đồng thay vì inox.

Cơ thể cần bao nhiêu đồng

Đồng giết vi khuẩn nhưng lại là chất cơ thể người bắt buộc phải có. Enzyme là những protein giúp phản ứng trong tế bào chạy nhanh hơn. Hai enzyme quan trọng nhất chứa đồng đều lo việc xử lý oxy.

Một enzyme đứng ở bước cuối khi tế bào đốt năng lượng, enzyme kia dọn các gốc tự do sinh ra trong quá trình ấy. Khuyến nghị mỗi ngày là 900 microgam, và ngưỡng an toàn tối đa là 10 mg.

Hai bệnh di truyền hiếm gặp nằm ở hai đầu đối lập của chuyện này. Bệnh Wilson khiến cơ thể không thải được đồng thừa, để đồng tích lại trong gan và não. Bệnh Menkes thì ngược hẳn. Cơ thể không đưa được đồng tới nơi cần, gây co giật, thân nhiệt thấp và mái tóc thô xoăn màu xám thép rất đặc trưng.

Vì sao máu bạch tuộc màu xanh

Không phải sinh vật nào cũng chở oxy bằng sắt như người. Bạch tuộc, nhiều loài thân mềm và cua móng ngựa dùng một phân tử chứa đồng thay cho hemoglobin, sắc tố chứa sắt làm máu người có màu đỏ. Phân tử chứa đồng ấy màu xanh, nên máu của chúng cũng xanh.

5 điều cần nhớ về đồng

1. 1 Đồng có sẵn ở dạng kim loại trong tự nhiên, nên loài người dùng được từ khoảng 8700 năm trước Công nguyên, trước khi biết luyện kim.
2. 2 Đồng pha thiếc thành đồng điếu, cứng hơn hẳn, làm nên thời đồ đồng.
3. 3 Đồng dẫn điện tốt thứ nhì trong các kim loại, chỉ sau bạc, và 60% lượng đồng thế giới đi vào dây điện.
4. 4 Màu xanh của tượng Nữ thần Tự do là lớp gỉ đồng, và lớp gỉ đó bảo vệ phần kim loại bên dưới.
5. 5 Bề mặt đồng diệt được vi khuẩn khi chạm vào, nên nhiều bệnh viện làm tay nắm cửa bằng đồng.

Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021; các giá trị còn lại từ PubChem (NCBI/NIH). Mốc khảo cổ, chuyện Ötzi, đồng điếu và thời đồ đồng, lớp gỉ của tượng Nữ thần Tự do, cùng vai trò sinh học của đồng theo các trang tổng hợp dẫn nguồn gốc. Khối lượng và bề dày tấm đồng của bức tượng theo Cơ quan Công viên Quốc gia Mỹ. Sản lượng, trữ lượng và hàm lượng quặng theo USGS, Mineral Commodity Summaries 2025. Các mốc đăng ký hợp kim đồng làm vật liệu kháng khuẩn theo cơ quan môi trường Mỹ, và con số giảm nhiễm khuẩn trong phòng chăm sóc đặc biệt theo một nghiên cứu năm 2013. Đối chiếu lại lần cuối 12/09/2026.