Bút chì không có kim loại chì. Ruột bút là than chì, tức graphite, một dạng của nguyên tố carbon, trộn với đất sét rồi nung. Cái tên "chì" bắt nguồn từ thế kỷ 16 ở Anh, khi người ta tìm thấy một mỏ graphite rất tinh khiết và tưởng đó là một loại chì, gọi nó là "chì đen". Tiếng Việt gọi "bút chì", tiếng Trung gọi "duyên bút" (bút chì), đều mang dấu vết của ngộ nhận đó.
Ngoài cái tên, cây bút chì quen thuộc còn vài chuyện đáng kể: vì sao nhiều bút chì được sơn màu vàng, vì sao ký hiệu HB và 2B lại mang những chữ đó, cục tẩy xoá được vết chì bằng cách nào, và vì sao ở châu Âu nhiều cây bút chì không có đầu tẩy. Bài này đi qua từng câu hỏi, phân biệt điều đã rõ với giai thoại.
Mỏ "chì đen" ở Borrowdale và cái tên sai suốt bốn thế kỷ
Khoảng giữa thế kỷ 16, ở vùng Borrowdale thuộc hạt Cumbria, miền bắc nước Anh, người dân phát hiện một vỉa khoáng màu đen, mềm, để lại vệt xám bóng trên mọi bề mặt. Vỉa khoáng này tinh khiết đến mức có thể cưa thành thỏi để viết. Thời đó, người ta chưa phân biệt được nó với các khoáng chì như galena có vẻ ngoài xám bóng tương tự, nên gọi bằng những cái tên như "chì đen" hay "plumbago", từ tiếng Latin plumbum là chì.
Người chăn cừu dùng nó để đánh dấu cừu, thợ thủ công dùng để kẻ vạch, rồi người ta quấn dây hoặc kẹp thỏi khoáng vào que gỗ để cầm cho khỏi bẩn tay. Đây là tổ tiên của bút chì. Mỏ Borrowdale quý tới mức có thời được canh giữ cẩn thận và chỉ khai thác có hạn mỗi năm để giữ giá.
Phải đến năm 1789, nhà khoáng vật học người Đức Abraham Gottlob Werner mới đặt tên graphite, từ tiếng Hy Lạp graphein nghĩa là "viết", và các nhà hoá học thời đó xác định rằng nó là carbon, không liên quan gì đến chì. Nhưng tên gọi dân gian đã ăn sâu: tiếng Anh vẫn gọi ruột bút là "lead", tiếng Việt vẫn gọi "bút chì", "ruột chì". Còn chữ pencil của tiếng Anh lại đến từ tiếng Latin penicillus, nghĩa là chiếc bút lông nhỏ.
Ruột bút chì được làm ra sao và ký hiệu HB nghĩa là gì
Cuối thế kỷ 18, Pháp bị cắt nguồn graphite từ Anh vì chiến tranh. Năm 1795, kỹ sư người Pháp Nicolas-Jacques Conté tìm ra cách nghiền graphite chất lượng thấp, trộn với đất sét và nước, ép thành que rồi nung trong lò. Cách làm này có hai lợi ích lớn: dùng được graphite kém tinh khiết, và thay đổi độ cứng của ruột bằng cách thay tỷ lệ đất sét. Đến nay, bút chì vẫn được sản xuất theo nguyên lý ấy.
Càng nhiều đất sét, ruột càng cứng, vết viết càng nhạt và mảnh. Càng nhiều graphite, ruột càng mềm, vết càng đậm và dễ nhoè. Thang ký hiệu phổ biến dùng chữ H cho hard (cứng), B cho black (đen, đậm), F cho fine (nét mảnh). HB nằm ở giữa, cân bằng giữa cứng và đậm. Con số đi kèm cho biết mức độ: 2H cứng hơn H, 4B mềm và đậm hơn 2B.
Mỗi hãng có cách pha riêng nên cùng một ký hiệu có thể đậm nhạt khác nhau giữa các nhãn. Trong trường học ở Việt Nam, bút 2B hay được dùng để tô phiếu trả lời trắc nghiệm vì vết đậm, máy quét dễ đọc. Người vẽ phác thảo thì dùng cả một dải từ H đến 6B hoặc hơn để tạo sắc độ sáng tối. Kỹ sư, thợ mộc lại chuộng bút cứng như 2H vì nét mảnh, sắc, không nhoè khi tay lướt qua bản vẽ kỹ thuật hay mặt gỗ.
Vì sao bút chì hay được sơn màu vàng: sự thật và giai thoại
Ở nhiều nước, đặc biệt là ở Mỹ, hình ảnh cây bút chì chuẩn là thân gỗ lục giác sơn vàng, đầu có cục tẩy hồng gắn bằng vòng kim loại. Câu chuyện thường được kể là vào những năm 1890, hãng bút chì Koh-i-Noor Hardtmuth ở vùng Bohemia, nay thuộc Cộng hoà Séc, tung ra một dòng bút chì cao cấp sơn màu vàng. Dòng bút này nổi tiếng về chất lượng, và các hãng khác bắt chước màu vàng để khách hàng liên tưởng tới hàng tốt.
Một phần của câu chuyện hay được thêm vào là màu vàng gợi tới graphite tốt nhất thời đó đến từ châu Á, và màu vàng gắn với hoàng gia ở Trung Quốc. Phần này khó kiểm chứng và nên coi là giai thoại. Điều chắc chắn hơn là màu vàng trở thành một dấu hiệu nhận diện: khi đủ nhiều người tin "bút vàng là bút tốt", nhà sản xuất cứ thế sơn vàng.
Ở các nước khác, màu bút chì tuỳ thói quen địa phương: có nơi chuộng màu đỏ, xanh đen, hay sọc. Ở Việt Nam, bút chì học sinh có đủ màu và hoạ tiết, không có màu "chuẩn" nào. Ngày nay sơn bút chì phải đáp ứng quy định an toàn cho đồ dùng trẻ em ở nhiều nước, vì trẻ hay ngậm, cắn đầu bút. Trước đây, một số loại sơn cũ từng chứa hợp chất chì, đó là chỗ duy nhất "chì thật" có thể dính đến cây bút chì.
Cục tẩy xoá vết chì bằng cách nào, và vì sao có bút không có đầu tẩy
Graphite nằm trên mặt giấy. Khi viết, ruột bút để lại những vảy graphite cực nhỏ bám vào các sợi giấy. Chúng chỉ bám hờ ở bề mặt, không thấm sâu như mực. Đó là lý do bút chì xoá được, còn bút bi thì khó.
Cục tẩy dính vảy graphite hơn giấy. Cao su hay chất dẻo của cục tẩy hơi dính và mềm. Khi chà, nó kéo các vảy graphite ra khỏi sợi giấy, đồng thời tự mòn thành vụn, cuốn graphite theo. Vụn tẩy đen đi chính là graphite bị gom lại. Từ thế kỷ 18, các nhà khoa học châu Âu đã ghi nhận cao su xoá được vết chì, và tên tiếng Anh rubber của cao su cũng từ đó mà ra, nghĩa là "thứ để chà".
Gắn tẩy lên đầu bút. Giữa thế kỷ 19, ở Mỹ có người đăng ký bằng sáng chế cho bút chì gắn sẵn cục tẩy. Sau đó bằng này bị toà án tối cao Mỹ tuyên vô hiệu năm 1875 vì cho rằng ghép hai thứ đã có sẵn không tạo ra một sáng chế mới. Dù vậy, kiểu bút gắn tẩy vẫn phổ biến rộng rãi ở Mỹ.
Ở châu Âu, nhiều bút không có tẩy. Ở nhiều nước châu Âu, bút chì học sinh và bút vẽ thường không gắn tẩy. Một lý do thường được nêu là thói quen dùng tẩy rời, to hơn, tẩy sạch hơn và không làm rách giấy như cục tẩy nhỏ trên đầu bút đã mòn tới vòng kim loại.
Hiểu nhầm hay gặp về bút chì
Vì cái tên "chì", bút chì bị gán khá nhiều nỗi lo không có cơ sở, trong khi một số lưu ý thật lại ít được nhắc:
- "Cắn bút chì bị nhiễm độc chì." Ruột bút là graphite và đất sét, không chứa kim loại chì, nên bị đầu chì đâm vào tay hay lỡ cắn ruột bút không gây ngộ độc chì. Vết đâm vẫn cần rửa sạch như mọi vết thương nhỏ; mảnh graphite kẹt dưới da có thể để lại chấm xám lâu ngày.
- "Bút chì màu vàng tốt hơn." Màu sơn không liên quan đến chất lượng ruột. Chất lượng phụ thuộc độ mịn của graphite, tỷ lệ đất sét, độ thẳng tâm ruột và chất gỗ.
- "Thân bút lục giác chỉ để đẹp." Hình lục giác giúp bút không lăn khỏi bàn và ba ngón tay cầm chắc hơn. Bút chì vẽ thường tròn vì người vẽ xoay bút liên tục.
- "Ruột gãy bên trong là do làm rơi." Đúng một phần: rơi xuống nền cứng có thể làm ruột gãy thành nhiều khúc bên trong thân gỗ, gọt mãi không được. Nên cầm bút cẩn thận và cất trong hộp.
- Lưu ý thật: trẻ nhỏ không nên chạy nhảy khi cầm bút chì vừa gọt nhọn, và nên chọn bút có sơn đạt chuẩn an toàn đồ dùng học tập.
Từ ruột bút chì tới vật liệu được giải Nobel
Graphite mềm và để lại vết vì cấu trúc của nó: các nguyên tử carbon xếp thành những tấm phẳng hình tổ ong, các tấm chồng lên nhau và liên kết với nhau rất yếu. Khi viết, các tấm trượt khỏi nhau và bong ra, bám lên giấy. Cũng nhờ các tấm trượt dễ, graphite được dùng làm chất bôi trơn khô cho ổ khoá và máy móc.
Năm 2004, hai nhà vật lý Andre Geim và Konstantin Novoselov ở Đại học Manchester tách được một tấm carbon chỉ dày đúng một lớp nguyên tử từ graphite, bằng cách dùng băng dính bóc đi bóc lại nhiều lần. Vật liệu này được gọi là graphene: cực mỏng, rất bền, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Hai nhà khoa học nhận giải Nobel Vật lý năm 2010. Mỗi nét bút chì bạn viết rất có thể chứa những mảnh graphite chỉ dày vài lớp nguyên tử.
Từ thỏi khoáng đen bị gọi nhầm là chì ở một thung lũng nước Anh, qua chiếc bút của học sinh, đến vật liệu nằm trong các phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới, cây bút chì là một ví dụ về chuyện đồ vật bình thường nhất cũng có thể dẫn tới khoa học rất xa. Và cái tên sai "bút chì" vẫn ở lại, vì ngôn ngữ ít khi sửa lỗi khi mọi người đã hiểu nhau.
Câu hỏi thường gặp
Bút chì kim có ruột giống bút chì gỗ không?
Về nguyên lý giống nhau: ruột là graphite trộn chất kết dính, nhưng ruột bút chì kim thường dùng polymer thay cho đất sét để mảnh mà vẫn bền. Ký hiệu độ cứng như HB, 2B cũng dùng tương tự, kèm thêm độ dày ruột như 0,5 mm hay 0,7 mm.
Vì sao vết bút chì để lâu bị mờ hoặc nhoè?
Vảy graphite chỉ bám ở bề mặt giấy, nên khi bị cọ xát, lật trang hoặc chạm tay, chúng bị dịch chuyển và nhoè ra. Bút càng mềm như 4B, 6B càng dễ nhoè. Người vẽ thường xịt lớp phủ cố định để giữ bản vẽ.
Bút chì có viết được trong không gian không có trọng lực không?
Viết được, vì bút chì không cần trọng lực để đẩy mực. Tuy nhiên vụn graphite và mẩu ruột gãy có thể bay lơ lửng, dẫn điện và lọt vào thiết bị, nên trong các chuyến bay vũ trụ người ta cân nhắc rủi ro này khi chọn dụng cụ viết.
Tô phiếu trắc nghiệm nên dùng bút chì loại gì?
Thường các kỳ thi khuyên dùng bút chì đậm như 2B để máy quét nhận vết rõ, nhưng mỗi kỳ thi có quy định riêng. Học sinh nên đọc hướng dẫn chính thức của kỳ thi đó và mang theo tẩy sạch để sửa đáp án.
Gọt bút chì bằng dao hay gọt máy tốt hơn?
Gọt máy nhanh, đều và an toàn hơn cho trẻ nhỏ. Gọt bằng dao cho phép tạo đầu dài hoặc dẹt theo ý người vẽ, nhưng cần cẩn thận. Với học sinh nhỏ, nên dùng gọt có hộp đựng vụn và để người lớn gọt bằng dao nếu cần.
Bút chì có tái chế được không?
Thân gỗ và vụn gọt có thể ủ phân hoặc đốt như gỗ, nhưng phần ruột graphite, vòng kim loại và cục tẩy khó tách riêng nên ít nơi tái chế bút chì. Cách tiết kiệm hơn là dùng đầu nối để viết hết những mẩu bút chì ngắn.