Gall Plastig Barhau 1,000 o Flynyddoedd Mewn Natur-Ond Pam Mae Gwydr Yn Para Hyd yn Hwy?

Plastig yw un o'r llygryddion mwyaf cyffredin a gynhyrchir gan weithgaredd dynol, a'r prif reswm dros broblem mor barhaus yw ei wrthwynebiad i ddiraddio.

O ran natur, gall plastig gymryd rhwng 200 a 1,000 o flynyddoedd i ddadelfennu'n naturiol-gall hyd yn oed bag plastig syml bara am 200 i 400 mlynedd cyn iddo bydru'n llwyr. Ond dyma rywbeth sy'n syndod: Mae yna ddeunydd arall rydyn ni'n ei ddefnyddio bob dydd sydd hyd yn oed yn fwy gwydn, sy'n para'n hirach o lawer yn yr amgylchedd na phlastig. Y deunydd hwnnw? Gwydr.

Efallai eich bod chi'n meddwl tybed a oes unrhyw brawf bod gwydr yn para'n fwy na phlastig-a'r ateb yw ydw ysgubol. Os ydych chi wedi gwylio ffilm deithio amser, mae'n debyg eich bod chi wedi gweld golygfa lle mae'r prif gymeriad yn "dyfeisio" gwydr mewn oes hynafol, yn syfrdanu pobl leol ac yn gwneud ffortiwn. Ond ffuglen bur yw hynny. Mae bodau dynol wedi bod yn gwneud gwydr ers milenia: mor bell yn ôl â 1000 BCE, fwy na 3,000 o flynyddoedd yn ôl, roedd yr hen Eifftiaid eisoes wedi meistroli'r grefft o chwythu gwydr.

Gan ddefnyddio chwythu gwydr, creodd yr Eifftiaid bob math o lestri gwydr cymhleth. Ond hyd yn oed cyn hynny-dros 1,000 o flynyddoedd ynghynt-roedd gwrthrychau gwydr yn bodoli eisoes. Mae hynny'n golygu bod bodau dynol wedi bod yn gwneud gwydr ers dros 4,000 o flynyddoedd. Mae archeolegwyr wedi darganfod arteffactau gwydr di-ri o wahanol gyfnodau amser, ac mae bron pob un ohonynt wedi'u cadw'n berffaith. Mae hynny ar ei ben ei hun yn dweud wrthym mai prin y mae miloedd o flynyddoedd yn gadael marc ar wydr. Ond beth os ydym yn ymprydio-ymlaen hyd yn oed ymhellach? Gall gwydr bara'n hirach o lawer nag y mae'r rhan fwyaf o bobl yn ei sylweddoli.

Er mwyn deall pam mae gwydr mor wydn, yn gyntaf mae angen i ni dorri i lawr beth ydyw. Gwneir gwydr yn bennaf o silica (silicon deuocsid) ac ocsidau eraill, ac mae'n solid amorffaidd gyda strwythur afreolaidd. Pan rydyn ni'n dweud "strwythur afreolaidd," rydym yn golygu bod yr atomau y tu mewn i wydr wedi'u trefnu mewn ffordd sy'n ymddangos yn hap, heb ei threfnu. Meddyliwch am y peth: mae gan hylifau a nwyon drefniadau moleciwlaidd anhrefnus, tra bod gan y rhan fwyaf o solidau-fel metelau fel haearn{4}} strwythurau atomig hynod drefnus. Mae gwydr yn solid, ond mae ei atomau wedi'u trefnu'n debycach i hylif. Sut mae hynny'n bosibl?

Y gwir yw, mae strwythur atomig gwydr yn anhrefn gyda threfn gudd. Ar y cyfan, mae'r atomau'n edrych yn anhrefnus, ond os byddwch chi'n chwyddo i mewn ar atomau unigol, fe welwch fod pob atom silicon wedi'i fondio i bedwar atom ocsigen. Mae'n edrych fel torf o 100 o bobl mewn sgwâr: o bellter, maen nhw'n edrych yn anhrefnus ond yn agos, maen nhw'n cynnwys grwpiau bach, trefnus. Gelwir y math hwn o drefniant atomig-ar raddfa fawr, trefn ar raddfa fach-yn "drefn amrediad byr-." Dyma hefyd pam mae gwydr mor galed ond mor dueddol o chwalu.

Mae'r strwythur atomig unigryw hwn yn rhoi caledwch uchel i wydr, ond mae ffactor allweddol arall sy'n ei gwneud hi bron yn annistrywiol ei natur: ei sefydlogrwydd cemegol eithafol. Prin y mae gwydr yn adweithio ag unrhyw sylweddau eraill, sy'n golygu ei bod bron yn amhosibl cyrydu'n naturiol. Efallai eich bod yn meddwl, "Arhoswch-gall asid hydrofflworig gyrydu gwydr, iawn?" Nid ydych yn anghywir. Mae asid hydrofluorig yn adweithio â gwydr, a gall alcalïau cryf hefyd. Ond dyma'r dalfa: nid yw asid hydrofluorig nac alcalïau cryf yn bodoli mewn amgylcheddau naturiol.

Mewn natur, mae gwydr yn ei hanfod yn imiwn i niwed cemegol. Yr unig ffordd o'i dorri i lawr yw trwy rym ffisegol-pethau fel erydiad gwynt a glaw, sgrafelliad tywod, a gweithgaredd daearegol. Wedi'r cyfan, mae gwydr yn fregus. Pe baech chi'n sylwi bod ffenestr newydd yn colli ei heglurder ar ôl ychydig flynyddoedd, mae hynny oherwydd bod glaw a thywod yn gwisgo'n gorfforol i lawr ei hwyneb dros amser.

Bydd darnau mawr o wydr yn chwalu'n ddarnau llai pan fyddant yn cael eu taro gan rymoedd corfforol. Bydd y darnau llai hynny wedyn yn mynd yn dreuliedig hyd yn oed yn fwy, gan ddod yn ronynnau bach, llyfn-yn y pen draw mor fach fel nad oes modd eu gwahaniaethu o dywod i'r llygad noeth. Ond dyma'r pwynt hollbwysig: hyd yn oed pan mae mor fach â hynny, mae'n wydr o hyd.

Mae rhai pobl yn dweud y gall gwydr bara 1 miliwn o flynyddoedd o ran natur, ond mae hynny'n danddatganiad mewn gwirionedd. Os yw gwrthrych gwydr wedi'i ddiogelu rhag difrod ffisegol, gall bara am gyfnod amhenodol - filoedd, hyd yn oed miliynau o flynyddoedd. Cyn belled â bod gwareiddiad dynol yn bodoli, gall y gwydr hwnnw hefyd. Yn wir, fe allai fod yn drech na ni hyd yn oed. Ac os nad ydym yn poeni am ei siâp-os ydym yn ystyried y gwydr ei hun-mae bron mor hen â'r Ddaear. Hyd yn oed os yw grymoedd ffisegol yn ei dorri'n llwch anweledig, mae ei gyfansoddiad cemegol yn aros yr un fath. Mae'n wydr o hyd.