Tanio’r canon

Ethanol yw un o'r cyfansoddion organig cyntaf mae myfyrwyr yn dod i gysylltiad ag ef. Mae’n bosibl y bydd disgwyl iddynt ddysgu am ei strwythur a dulliau o'i gynhyrchu. Mae llawer o fanylebau modern yn mynnu eu bod yn deall manteision ac anfanteision ei ddefnyddio fel tanwydd amgen.

Yn y golofn hon y llynedd, disgrifiais sut y gellid defnyddio rocedi potel i ddangos cymysgedd o ethanol ac aer yn gyrru ‘cerbyd’,¹ ond rydw i’n aml yn cadw’r arddangosiad hwnnw ar gyfer gwersi ar hylosgiad cyflawn ac anghyflawn. O ran gwersi'n astudio ethanol ei hun, rydw i’n hoffi cael arddangosiad arall wrth law, ac un o'r rhai mwyaf trawiadol yw arbrawf Tanio'r Canon.

Offer

• Matiau gwrth- wres i orchuddio tua 60 cm² o'r ddesg
• Dysgl anweddu fawr (tua 10cm o ddiamedr)
• Cyfarpar amddiffyn y llygaid i’r arddangoswr ac i’r gynulleidfa
• Sgriniau diogelwch
• 30 cm³ 20 cyf o hydrogen perocsid (llidus)
• 20 cm³ o ethanol (fflamadwy iawn) neu IDA (alcohol dadnatureiddiedig diwydiannol, fflamadwy iawn, niweidiol)
• Tua 0.5 g o botasiwm manganad(VII) (ocsideiddiol, niweidiol)

Paratoi

Gweithiwch mewn man sydd wedi ei awyru'n dda i osgoi anadlu'r cynnyrch dadelfennu yn ystod yr arddangosiad. Gwarchodwch y ddesg gyda matiau gwrth- wres: Rydw i'n defnyddio pedwar mat 30cm sgwâr i wneud sgwâr 60 x 60 cm. Rhowch bumed mat yng nghanol y sgwâr gan y gall hylif ollwng dros ochr y ddysgl a llithro rhwng y matiau (mae'n anodd tynnu'r staeniau sy'n deillio o hyn). Defnyddiwch sgriniau diogelwch i ddiogelu'r gynulleidfa a'r arddangoswr.

O flaen y gynulleidfa

Llwythwch y ddysgl anweddu gyda hydrogen perocsid ac ethanol, yna ei oleuo gyda sblint. Bydd yr ethanol yn llosgi gyda fflam las golau, sydd bron yn anweladwy.

O bellter hyd braich, ychwanegwch sbatwla o botasiwm manganad(VII). Bydd yr adwaith yn cyflymu ar unwaith wrth i ïonau manganad(VII) adweithio gyda'r hydrogen perocsid i gynhyrchu ocsigen. Bydd cyfres o bopiau neu gleciau'n dilyn a bydd uchder y fflam yn saethu i fyny. Mae'r adwaith yn tawelu ar ôl tua munud, gan adael hylif di-liw a manganîs deuocsid solid .

Nod addysgu

Fel arfer, rydw i'n defnyddio'r enghraifft hon dim ond er mwyn ennyn brwdfrydedd. Mae’n un o’r ychydig arddangosiadau rydw i’n eu gwneud sy’n cael cymeradwyaeth ddigymell yn rheolaidd gan y myfyrwyr - oherwydd y ffactor syrpreis, o bosibl.

I ddechrau, mae’n werth tynnu sylw’r disgyblion at liw fflam yr ethanol sy’n llosgi ar ei phen ei hun. Mae'n anodd iawn gweld y fflam las olau. Am y rheswm hwn, rydw i'n hoffi treulio amser yn eu hatgoffa o achlysuron lle’r ydw i wedi mynnu tynnu ethanol o arbrawf neu arddangosiad cyn cyflwyno fflam noeth neu ar ôl diffodd y fflam!

Os ydych chi'n defnyddio'r arddangosiad hwn i ategu gwers ar ddefnyddio ethanol fel tanwydd, mae'n werth nodi'r gwahanol fath o fflam a ganfuwyd o'i gymharu ag eraill y gallent fod wedi eu gweld yn ddiweddar yn dilyn sesiynau ymarferol distyllu ffracsiynol. Mae'r fflam las yn dangos ei fod yn llosgi yn llawer glanach: nid oes bron dim gronynnau carbon i'w gwyniasu.

Wrth ychwanegu'r potasiwm manganad(VII), yr adwaith yw:

2MnO₄^–_(dyfr) + 3H₂ O_2(dyfr)→ 2MnO_2(s) + 2H₂ O_(h) + 3O_2(n) + 2OH^–_(dyfr)

Bydd y fflam yn codi ar unwaith a bydd y lliw lelog yn datgelu presenoldeb y cyfansoddyn potasiwm rydych chi wedi ei ychwanegu. Mae popiau a chleciau rhythmig i'w clywed wrth i'r ocsigen a gynhyrchwyd gyflymu llosgi'r ethanol.

Er na fyddwn i fel arfer yn defnyddio’r arddangosiad hwn wrth ddysgu cyfraddau adwaith, mae’n werth nodi sut mae maint gronynnau’n chwarae rhan fawr yn yr arddangosiad hwn. Mae’n ymddangos bod grisialau potasiwm manganad(vii) mwy yn cynhyrchu ffrwydradau mwy anaml a mwy swnllyd na rhai llai. Mae’n debyg y bydd grisialau mwy yn cymryd mwy o amser i gynhyrchu cymysgedd ffrwydrol mewn ‘poced’ leol wedi ei chyfyngu gan drylediad o danwydd ac ocsigen wedi ei anweddu. Bydd y grisialau llai yn cynhyrchu nwy yn gyflymach ac yn cyrraedd cymysgedd ffrwydrol yn gyflymach, gan roi lle i ddim ond ‘poced’ fach o nwy ffurfio. Fi fyddai'r cyntaf i gyfaddef, fodd bynnag, mai yn anaml iawn mae ffrwydradau sy'n deillio o adweithiau heterogenaidd mor syml ag y maent yn ymddangos ar y tro cyntaf!