Sut mae addysgu adweithiau dadleoli i ddysgwyr 11–14 oed

This article is also available in English

Read the English language version.

Sut mae peirianwyr rheilffyrdd yn uno cledrau rheilffyrdd 50 metr o hyd er mwyn gallu gwrthsefyll trenau sy’n rholio heibio ar gyflymder o dros 100 milltir yr awr? Byddai weldio â llaw yn cymryd llawer o amser a byddai asesu ansawdd y weldiau dwfn hyn hefyd yn anodd ar y cledrau. Yn hytrach, mae peirianwyr yn troi at rai o adweithiau mwyaf trawiadol cemeg am yr ateb - adweithiau dadleoli metel. Mae cymysgedd o alwminiwm a haearn ocsid yn cael ei danio, ac mae haearn hylifol yn llifo i mewn i’r uniad.

Gwybodaeth bwysig i fyfyrwyr

• Mae modd gosod metelau mewn trefn adweithedd yn y ‘gyfres adweithedd’.
• Bydd metel mwy adweithiol yn dadleoli metel llai adweithiol o’i gyfansoddyn.
• Mae carbon a hydrogen yn y gyfres adweithedd.
• Mae modd defnyddio’r gyfres adweithedd i ragfynegi adweithiau posibl.

Syniadau i’r ystafell ddosbarth

Mae’n debyg y bydd eich myfyrwyr wedi dod ar draws y syniad o ddadleoli metelau o gyfansoddion, er enghraifft yng nghyd-destun echdynnu metelau o’u mwynau. O’r adweithiau hyn, gallwn ddechrau llunio cyfres adweithedd. Rhaid i unrhyw fetel y gellir ei echdynnu o’r ocsid metel drwy adwaith â charbon fod yn llai adweithiol na charbon.

Nid oes modd echdynnu llawer o fetelau â charbon, fel y mae cenedlaethau blaenorol o gemegwyr wedi’i ganfod. Roedd yn rhaid darganfod a defnyddio trydan i echdynnu’r metelau adweithiol hyn (grŵp 1, grŵp 2, alwminiwm). Mae’r rhain yn cael eu gosod yn uwch na charbon yn y gyfres adweithedd. Mae straeon am arbrofion Humphry Davy yn y Royal Institution yn rhoi cipolwg hynod ddiddorol ar ddatblygiad gwybodaeth wyddonol.

Rhowch gopi o’r gyfres adweithedd i’r myfyrwyr, a byddan nhw’n gallu troi ati dros amser. Bydd rhai myfyrwyr eisiau dysgu’r gyfres ar eu cof – mae’n ddefnyddiol datblygu cofeiriau ar gyfer hyn. Fodd bynnag, does dim angen gwneud hyn, ac mae’n gallu bod yr un mor amhleserus â dysgu’r tabl cyfnodol. Gallai fod yn ddefnyddiol cael syniad lle mae grwpiau o fetelau yn y gyfres, er enghraifft gwybod bod y grwpiau mwy adweithiol ar y brig a bod metelau gemwaith ar y gwaelod. Byddai hefyd yn ddefnyddiol gwybod sut mae defnyddio’r gyfres.

Cemeg ymarferol

Mae defnyddio electrocemeg sylfaenol yn ffordd sydyn i’r myfyrwyr gadarnhau dilysrwydd y gyfres adweithedd. Gallech chi addasu’r dasg ymarferol Trydan o gemegion, drwy osod celloedd gwahanol o amgylch y labordy er mwyn i’r myfyrwyr gasglu data. Bydd hyn hefyd yn rhoi rhagolwg iddyn nhw o’r cysylltiad rhwng adweithedd metel a thrydan, sy’n ddefnyddiol wrth drafod echdynnu drwy electrolysis.

Y dasg ymarferol bwysig i’w gwneud yma yw ymchwilio i adwaith metelau gyda hydoddiannau cyfansoddion metel. Mae’n well gwneud hyn fel adwaith ar raddfa micro, gan ddefnyddio dim ond ychydig ddiferion o’r hydoddiannau a darnau bach o’r metel. Bydd hyn yn cyfyngu ar faint o hydoddiannau sydd eu hangen, ac yn ei gwneud yn haws clirio. Os gallwch chi, ceisiwch gael yr hydoddiannau mewn poteli diferyddion oherwydd bydd hyn yn lleihau’r risg o draws-halogiad. Mae modd gwneud yr adweithiau ar deils diferion, neu ar y dalenni cyfarwyddiadau integredig y tu mewn i waledi plastig. Rhowch ychydig o ograu dros jygiau er mwyn i’r myfyrwyr dywallt eu cymysgedd adwaith iddynt ar ddiwedd y dasg ymarferol.

Efallai y byddai’n werth dangos ambell adwaith gan ddefnyddio delweddwr ymlaen llaw, yn enwedig y rhai sy’n tueddu i greu swigod. Mae hyn yn gallu digwydd oherwydd bod rhai o’r hydoddiannau yn gallu bod braidd yn asidig a bydd y metelau adweithiol yn datblygu hydrogen. Efallai y bydd y myfyrwyr yn meddwl yn anghywir mai adwaith dadleoli yw hyn. Dylen nhw fod yn arsylwi ar gynhyrchu metelau newydd – copr yn ffurfio ar fetelau mwy adweithiol yw’r un mwyaf amlwg, ynghyd â’r newid lliw yn yr hydoddiannau. Gofynnwch i’r myfyrwyr ysgrifennu hafaliadau geiriau ar gyfer yr adweithiau byddan nhw’n eu gweld, a’u cyfiawnhau drwy gyfeirio at y gyfres adweithedd.

Bydd y myfyrwyr yn gallu atgyfnerthu defnyddio’r gyfres adweithedd gyda gêm o Snap adwaith dadleoli. Mewn parau, bydd y myfyrwyr yn cymysgu’r cardiau ac yn rhoi nifer cyfartal i bob person. Wedyn, ar yr un pryd, bydd y ddau fyfyriwr yn gosod eu cardiau nesaf ar y bwrdd wyneb i fyny. Os bydd adwaith, er enghraifft os dangosir magnesiwm a chopr nitrad, y myfyriwr cyntaf i weiddi ‘adwaith’ fydd yn ennill y cardiau. Bydd yn rhaid ymateb mewn ffyrdd gwahanol i gyfuniadau eraill o gardiau. Er enghraifft, os dangosir dau fetel, dylid gweiddi enw’r metel mwyaf adweithiol. Gallai’r myfyrwyr fod â chopi o’r gyfres adweithedd wrth law i’w helpu.

Mae dod yn ôl i’r cyd-destun o uno cledrau rheilffordd yn cyflwyno’r adwaith thermit trawiadol. Mae fersiynau RSC a CLEAPSS ar gael – cofiwch ymarfer y rhain yn ofalus cyn eu harddangos o flaen dosbarth, gan ddilyn yr asesiadau risg manwl. Gallwch gynnal arddangosiadau trawiadol eraill fel arian nitrad a magnesiwm, ond mae’n well i’r rhain gael eu gwneud gan athrawon profiadol iawn, neu drwy arddangos dros fideo (edrychwch ar Ran 9).

Asesu ffurfiannol

Rhowch ddigon o ymarfer i’r myfyrwyr i atgyfnerthu eu dealltwriaeth o ddefnyddio’r gyfres adweithedd. Un ffordd syml o wneud hyn yw arddangos grid o fetelau a chyfansoddion ar y bwrdd, a gofyn i’r myfyrwyr ysgrifennu hafaliadau geiriau ar eu byrddau gwyn bach. Rhowch enghreifftiau o’r adegau pan na fydd adwaith yn digwydd; yn yr achosion hyn dylen nhw roi ‘dim adwaith’ ar eu byrddau gwyn. Pan fyddan nhw’n hyderus gyda hyn, rhowch gwestiynau cyd-destunol iddyn nhw er mwyn iddyn nhw allu ceisio cael gafael ar yr wybodaeth. Dyma dasg enghreifftiol: ‘Mae haearn metel sgrap yn cael ei ddefnyddio i echdynnu copr o hydoddiant copr sylffad sy’n cael ei gynhyrchu gan facteria sy’n bwydo ar fwynau copr gradd isel. Ysgrifennwch hafaliad geiriau ar gyfer yr adwaith dadleoli, ac eglurwch pam mae’r dull hwn yn gweithio.’

Camsyniadau cyffredin

Gallai’r prif gamsyniad godi oherwydd ein bod ni neu’r myfyrwyr yn defnyddio iaith amhriodol wrth sôn am sylweddau a’u hadweithiau. Mae hyn yn deillio o roi nodweddion dynol i gemegion – er enghraifft, mae’r atom ‘eisiau’ cragen allanol lawn. Mae’n demtasiwn defnyddio cyfatebiaethau er enghraifft bod y metelau yn ddau ddyn sy’n cystadlu am sylw’r fenyw sef ocsigen. Serch hynny, mae hyn yn gallu gwneud i’r myfyrwyr gredu bod sylweddau yn gallu meddwl a theimlo emosiwn. Os byddwch chi’n defnyddio’r cyfatebiaethau hyn, eglurwch mai dim ond hynny ydyn nhw – rhywbeth i’w helpu i ddeall adwaith. Heb fynd yn rhy fanwl, gallwch chi ddangos bod y cynhyrchion yn fwy sefydlog yn egnïol na’r adweithyddion a bod hyn yn sbarduno’r adwaith. Gadewch y drafodaeth fanwl am egnïeg i gemeg 14-16 oed (ac entropi i 16-19 oed).

Cynnydd i 14–16

Wrth i fyfyrwyr symud ymlaen i gemeg 14–16, byddan nhw’n dysgu rhagor o fanylion am adweithiau dadleoli yng nghyswllt trosglwyddo electronau. Mae adweithiau dadleoli metel yn hafaliadau rhydocs, gyda’r metel mwy adweithiol yn cael ei ocsideiddio, a’r metel llai adweithiol yn cael ei rydwytho. Bydd defnyddio adweithiau metelau i gynhyrchu trydan yn cael ei astudio gyda chelloedd electrocemegol. Bydd hyn yn ei gwneud hi’n haws egluro proses electrolysis ac yn helpu i ddod â’r cylch cysyniadol yn ôl i echdynnu metelau o gyfansoddion.