Tiếp sau thời đại đồ đá, nhân loại bước vào thời đại đồ đồng, sau đó mới đến thời đại đồ sắt. Đồng ở đây thực chất là đồng điếu, đồng có chứa thiếc (Sn), có thể chế tạo thành nhạc khí, các vật dụng dùng để đựng và công cụ nông nghiệp; sắt cứng hơn đồng, chủ yếu dùng để chế tạo công cụ và binh khí. Thời đại đồ đồng bắt đầu khoảng năm 1600 TCN, trong khi đó thời đại đồ sắt bắt đầu từ khoảng năm 500 TCN, thời gian giữa hai thời kì vào khoảng hơn 1000 năm. Tuy nhiên, trong vỏ Trái Đất, trữ lượng sắt khoảng 5,6% trong khi đó, trữ lượng đồng ít hơn rất nhiều, chỉ khoảng 0,006%. Thường thì vật gì hiếm nên quý, nên hiện nay giá đồng cũng cao hơn giá sắt, vậy sao người lao động thời cổ đại lại sử dụng đồ đồng trước, sau đó mới sử dụng đồ sắt?

Ít nhất có nguyên nhân ở hai phương diện dẫn đến hiện tượng trong lịch sử này.

Một là nhiệt độ nóng chảy của vật chất, vì luyện kim cần phải nung chảy. Nhiệt độ nóng chảy của đồng là 1083^oC, thấp hơn rất nhiều so với 1535^oC của sắt, mà nhiệt độ nóng chảy của hợp kim đồng điếu lại càng thấp. Ở thời kì cổ đại, để có được nhiệt độ cao là một việc rất khó khăn, đến cả ngày nay vẫn cần phải tiêu hao rất nhiều năng lượng mới có được nhiệt độ cao. Nhiệt độ ngọn lửa than đá nếu không có sự trợ giúp của ống bễ rất khó đạt đến nhiệt độ nóng chảy của sắt, nên quá trình luyện sắt thời kì cổ đại không thể tách rời sự phát minh ra ống bễ. Theo khảo chứng, ống bễ được sử dụng rộng rãi vào khoảng những năm 500 TCN, cũng chính là thời kì bắt đầu hưng thịnh của đồ sắt.

Hai là do dãy hoạt động hóa học của kim loại. Kim loại trong tự nhiên tồn tại dưới dạng đơn chất đều hoạt động yếu, ví dụ như vàng (Au) là một kim loại hoạt động hóa học rất yếu, trái lại, kim loại tồn tại dạng hợp chất lại hoạt động hóa học mạnh hơn, ví dụ như sodium (Na) trong muối ăn (NaCl). Đồng cũng là một kim loại hoạt động hóa học yếu, rất dễ bị hoàn nguyên. Trong khi đó, sắt hoạt động mạnh hơn rất nhiều, vì thế so với đồng, hoàn nguyên sắt còn khó hơn. Ý nghĩa của việc hoàn nguyên là khôi phục hình dáng vốn có của đơn chất kim loại, chính là việc luyện ra kim loại trong các hợp chất kim loại.

Hơn nữa, có lẽ đồng vốn “dấu mình” trong quặng malachite (Cu₂(OH)₂CO₃), người xưa vô tình dùng quặng malachite để chế thành lò luyện, khi cho than củi vào đốt, kết quả là kim loại đồng chảy ra từ trong lò, đây là kim loại đồng được luyện sớm nhất. Trong khi đó luyện sắt lại không dễ như thế.

Phan Thị Ngọc Trinh
Giáo viên hóa học - Trường Quốc tế Á Châu