Y Cenhedloedd Unedig yn nodi blwyddyn ryngwladol tabl cyfnodol yr elfennau cemegol: Mehefin - silicon

Mae’n fis Mehefin ac rydym wedi dewis silicon i fod yn elfen y mis. Efallai na fyddai rhywun yn meddwl yn syth bod i silicon arwyddocâd arbennig i Gymru, ond mae iddo hanes diddorol.

Mae silicon (symbol cemegol – Si, rhif atomig – 14) yn solid crisialog caled ond brau, sydd â sglein metalig llwydlas. Silicon yw’r elfen fwyaf cyffredin ond un (tua 28% o ran màs) yng nghramen y Ddaear. Ocsigen yw’r elfen fwyaf cyffredin ac mae i’r ddwy elfen affinedd cryf. O ganlyniad i hynny, cymerodd tan 1823 i wyddonydd – Jöns Jakob Berzelius – baratoi silicon yn ei ffurf bur.

Yng Nghymru, mae silicon i’w gael ym mhobman bron ar ryw ffurf neu’i gilydd: o gwarts (silicon deuocsid, SiO₂) mewn tywodfeini, amryfeini a cherrig silt gwaddodol; i silicadau cymhlyg mewn creigiau igneaidd a metamorffig; a gwaddodion mewn priddoedd.

Bu silica (silicon deuocsid, neu gwarts) yn cael ei gloddio’n helaeth yn ardal Pontneddfechan, de Powys, o ddiwdd y 18^fed ganrif tan 1964 a’i ddefnyddio i wneud brics tân ar gyfer odynau a ffwrneisi. Mae’n digwydd ar ffurf deunydd pur iawn o ddwysedd uchel mewn cwartsit mewn uned ddaearegol o’r enw Grutfaen Gwaelodol neu Dywodfaen Twrch. Wrth i’r cwartsid gael ei hindreulio a’i erydu, gadawyd dyddodion o dywod silica a gafodd ei gloddio'n helaeth i wneud brics tân gwrthsafol ar gyfer y diwydiannau mwyndoddi.

Yn y gogledd, bu masnach weddol ddi-nod mewn creigrisial – math di-liw, tryloyw o grisial cwarts – yn Eryri yn ystod y 18^fed ganrif a’r 19^eg ganrif wedi’i chanoli o gwmpas pentref Beddgelert. Mae T. H. Parry-Williams yn cyfeirio at hyn yn un o’i Ysgrifau.  Roedd mwynwyr a thywyswyr mynydd yn chwilota am wythiennau cwarts yn y mynyddoedd ac yn casglu crisialau i’w gwerthu i dwristiaid. Mae’n bosib bod rhai wedi'u defnyddio i wneud canwyllyrau crisial. Yn ddiweddarach, câi crisialau eu canfod yn achlysurol yn y chwareli llechi enfawr neu wrth fynd ati ar raddfa fawr i greu lonydd ar dir fforestri yn yr 1960au.

Mae silicon, ar ffurf silica (enw arall am silicon deuocsid) yn bwysig i rai organebau hefyd, yn enwedig ddiatomau a sbyngau.

Algâu microscopig ungellog sydd â chellfur cymhlyg wedi'i wneud o silica yw diatomau. Maent i’w cael yn helaeth ym mhob math o ddŵr, maent yn cynhyrchu ocsigen a chânt eu bwyta gan organebau eraill yn y dŵr. Yn aml, defnyddir diatomau i fonitro ansawdd dŵr.

Mae sbyngau’n adeiladu eu sgerbydau o fframwaith o elfennau bychan, bach o’r enw sbigylau. Yn y rhan fwyaf o grwpiau o sbyngau, gwneir y rhain o silica.  Ymhlith yr enghreifftiau harddaf mae sbwng gwydraidd Cawell Gwener, sy’n byw wedi’i angori wrth wely’r dyfnfor ger y Philipinau.  Mae pâr o berdys yn byw y tu mewn i’r sbwng, gan baru y tu mewn a threulio’u holl fywyd wedi’u gwarchod oddi mewn i’r waliau gwydraidd cain.  Diolch i’r berthynas symbiotig anghyffredin hon, mae sgerbydau marw Cewyll Gwener yn anrheg briodas boblogaidd yn Japan.

Sbyngau yw’r math mwyaf cyntefig o anifail ar y Ddaear, ac mae eu sbigylau gwydn yn ymddangos fel ffosilau yn dyddio o hyd at 580 miliwn o flynyddoedd yn ôl. Yn ogystal, mae silica’n chwarae rhan bwysig yn gwarchod mathau eraill o ffosilau.  Pan gleddir anifeiliaid neu blanhigion marw, gall silica o ddŵr daear lenwi’r mandyllau a mannau gweigion eraill mewn pren, esgyrn neu gregyn, a/neu gall gymryd lle’r deunyddiau gwreiddiol wrth iddynt bydru neu hydoddi.   Mae hyn yn digwydd amlaf mewn ardaloedd lle mae llawer o silica yn y dŵr daear, oherwydd gweithgaredd folcanig neu am fod creigiau ac ynddynt lawer o silica wedi erydu.   Mae’r olion organig yn ganolbwynt ar gyfer ffurfio deunyddiau silica, ac yn aml mae’r graig sydd o gwmpas y ffosilau wedi’i gwneud o fwynau gwahanol.  Er enghraifft, wrth i gregyn a wnaed yn wreiddiol o galsiwm carbonad hydoddi, gall silica gymryd lle’r calsiwm carbonad, a chânt eu ffosileiddio mewn calchfaen (calsiwm carbonad).  Mae’n hawdd tynnu’r ffosilau trwy roi’r graig mewn asid a disgwyl iddi hydoddi, gan adael y ffosilau a siliceiddiwyd ar ôl.  Yng nghasgliadau ffosilau’r Amgueddfa, ceir llawer o gregyn wedi’u siliceiddio – braciopodau, amonitau, bryosoaid a chreaduriaid morol eraill.

Un o’r mathau mwyaf trawiadol o ffosil a siliceiddiwyd yw ‘pren petraidd’.  Daeth silica i gymryd lle celloedd gwreiddiol y pren wrth iddo bydru ac i lenwi unrhyw fylchau, gan ei ‘droi’n garreg’ yn llythrennol.  Mewn rhai mannau, yn cynnwys Patagonia a'r Unol Daleithiau, gwelir bonion coed cyfan lle disodlwyd y pren gan silica yn yr hyn a elwir yn ‘fforestydd petraidd’.  Ceir planhigion eraill, fel conau, wedi’u ffosileiddio fel hyn hefyd.

Craig a wneir o grisialau bach iawn o silica yw cornfaen neu siert.  Ffurfiwyd llawer o ddyddodion cornfaen mawr ar waelod cefnforoedd hynafol o ‘forlaid silicaidd’, a wnaed o sgerbydau miliynau o organebau bach iawn yn cynnwys diatomau a rheiddiolion (plancton ungellog).  Gall cnepynnau cornfaen ffurfio oddi mewn i greigiau eraill hefyd trwy brosesau cemegol.   

Gelwir cornfaen sydd mewn sialc yn fflint, a bu’n ddeunydd pwysig iawn ar gyfer gwneud tŵls yn y cyfnod Cynhanesyddol. Gwneir y tŵls trwy naddu’r fflint, hynny yw trwy daro ymyl y fflint sydd wedi’i baratoi, neu lwyfan taro, â charreg galetach er mwyn rhyddhau darnau o’r enw naddion neu lafnau.  Yna, gellir addasu’r naddion neu’r llafnau hyn ac, yn wir, y craidd y cânt eu taro ohono a’u gwneud yn dŵls cywrain. Ymhlith y rhai mwyaf cywrain mae pennau saethau main, yn cynnwys y rhain o fedd o’r Oes Efydd yn Breach Farm, Bro Morgannwg. Gan amlaf, fflint oedd y dewis cyntaf ar gyfer gwneud offer torri miniog am fod ei raen mor fân a’i fod yn hollti’n gregynnaidd ac yn lân i roi ymyl dorri finiog iawn. Yn wir, i’r fath raddau nes bod straeon am lawfeddygon y llygad yn defnyddio llafn fflint newydd ei dorri i drin llygaid cleifion weithiau!

Gan fod graen mân iawn i gornfaen a’i fod yn galed iawn, gall ddal ffosilau o bethau bach iawn o gyfnod pell iawn yn ôl yn hanes ein planed.  Credir mai mewn cornfeini y ceir y ffosilau hynaf ar y Ddaear, ac maent yn cynnwys olion posibl bacteria dros 3 biliwn o flynyddoedd oed.  Mae ffosilau iau, o Gornfaen Rhynie o ogledd yr Alban, yn rhoi cipolwg i ni ar un o’r cymunedau cynharaf ar dir, 400 miliwn o flynyddoedd yn ôl.  Cadwyd manylion cywrain planhigion ac anifeiliaid syml, yn cynnwys creaduriaid cyntefig tebyg i gorynnod, a sgorpionau, diolch i ddŵr llawn silica o ffynhonnau folcanig poeth.

Math hydradol o silica yw opal, sy’n golygu ei fod yn cynnwys rhwng 3 a 21% o ddŵr.  Yn wahanol i silica arferol, nid oes iddo ffurf crisialog penodol, ond mae rhai o’i ffurfiau’n diffreithio goleuni, gan greu effaith symudliw hardd mewn nifer o wahanol liwiau.  Am y rheswm hwn, mae opal wedi’i werthfawrogi ers canrifoedd fel gem ar gyfer gwneud tlysau crog, modrwyau a mathau eraill o emwaith.  O Awstralia y daw llawer o opal y byd, ac fe geir yno ffosilau prin ac ysblennydd wedi’u hopaleiddio hefyd.  Daeth opal i gymryd lle cregyn infertebratau fel belemnitau (creaduriaid cynhanesyddol tebyg i fôr-lewys [squid]), a hyd yn oed esgyrn deinosoriaid, gan greu sbesimenau lliwgar iawn mewn byd lle mai llwyd neu frown yw ffosilau gan amlaf.