Was ist Oxidation?
Ein frisch geschnittener Apfel wird braun, ein Fahrradkotflügel rostet und ein Kupferpfennig wird plötzlich grün. Was haben all diese Ereignisse gemeinsam? Sie alle sind Beispiele für einen Prozess namens Oxidation.
Oxidation ist definiert als die Wechselwirkung zwischen Sauerstoffmolekülen und all den verschiedenen Substanzen, mit denen sie in Kontakt kommen können, vom Metall zum lebenden Gewebe. Mit der Entdeckung der Elektronen wurde die Oxidation jedoch technisch genauer definiert als der Verlust mindestens eines Elektrons, wenn zwei oder mehr Substanzen in Wechselwirkung treten. Diese Substanzen können Sauerstoff enthalten oder nicht. (Das Gegenteil von Oxidation ist übrigens Reduktion - die Zugabe von mindestens einem Elektron, wenn Substanzen miteinander in Kontakt kommen.) Manchmal ist Oxidation keine so schlechte Sache, wie bei der Bildung von überlebensfähigem anodisiertem Aluminium. In anderen Fällen kann Oxidation zerstörerisch sein, z. B. beim Rosten eines Autos oder beim Verderben von frischem Obst.
Wir haben die Wörter Oxidation und Rost oft synonym verwendet, aber nicht alle Materialien, die mit Sauerstoffmolekülen interagieren, zerfallen tatsächlich in Rost. Im Falle von Eisen erzeugt der Sauerstoff einen langsamen Verbrennungsprozess, der zu der spröden braunen Substanz führt, die wir als Rost bezeichnen. Wenn andererseits eine Oxidation in Kupfer auftritt, entsteht eine grünliche Beschichtung, die als Kupferoxid bezeichnet wird. Das Metall selbst wird durch Oxidation nicht geschwächt, aber die Oberfläche entwickelt nach jahrelanger Einwirkung von Luft und Wasser eine Patina.
Wenn es sich um Sauerstoff handelt, hängt der Oxidationsprozess von der Menge des in der Luft vorhandenen Sauerstoffs und der Art des Materials ab, das er berührt. Echte Oxidation geschieht auf molekularer Ebene - wir sehen nur die großräumigen Effekte, wenn der Sauerstoff freie Radikale auf der Oberfläche abbauen lässt. Bei frischen Früchten bietet die Haut in der Regel eine Barriere gegen Oxidation. Aus diesem Grund kommen die meisten Obst- und Gemüsesorten in gutem Zustand im Lebensmittelgeschäft an. Sobald die Haut gebrochen ist, kommen die einzelnen Zellen jedoch in direkten Kontakt mit Luft und die Sauerstoffmoleküle beginnen sie zu verbrennen. Das Ergebnis ist eine Form von Rost, die wir als bräunliche Flecken oder Flecken sehen.
Oxidation kann auch für Autobesitzer ein Problem sein, da die äußersten Lackschichten ständig Luft und Wasser ausgesetzt sind. Wenn die äußere Oberfläche des Fahrzeugs nicht durch eine Wachsbeschichtung oder Polyurethan geschützt ist, beginnen die Sauerstoffmoleküle in der Luft schließlich mit dem Lack zu interagieren. Wenn der Sauerstoff die in der Farbe enthaltenen freien Radikale verbrennt, wird das Finish immer stumpfer. Restaurierungsarbeiten können das Entfernen mehrerer Schichten der betroffenen Farbe und das erneute Auftragen einer neuen Schutzmittelschicht umfassen. Aus diesem Grund empfehlen professionelle Autoausstatter, bei jeder Fahrzeugwäsche mindestens eine Schicht Wachs oder ein anderes Schutzmittel zu verwenden.
Das Geheimnis der Verhinderung der durch Sauerstoff verursachten Oxidation besteht in der Bereitstellung einer Schutzschicht zwischen dem freiliegenden Material und der Luft. Dies kann eine Wachs- oder Polyurethanbeschichtung auf einem Auto, eine Farbschicht auf Metallgegenständen oder ein schnelles Sprühen eines Antioxidans wie Zitronensaft auf freiliegende Früchte bedeuten. Eine zerstörerische Oxidation kann nicht auftreten, wenn der Sauerstoff nicht in eine Oberfläche eindringen kann, um die gewünschten freien Radikale zu erreichen.
Aus diesem Grund rostet Edelstahl nicht und gewöhnlicher Stahl nicht. Der Edelstahl hat eine dünne Beschichtung aus einem anderen Metall, das keine freien Radikale enthält. Normalstahl kann zum Schutz vor Oxidation lackiert werden, Sauerstoff kann jedoch jede noch so kleine Öffnung ausnutzen. Aus diesem Grund finden Sie möglicherweise ein lackiertes Metallfahrrad, das noch durch Rost beschädigt ist.