酸化とは何ですか？

切り取ったばかりのリンゴは茶色になり、自転車のフェンダーは錆び、銅のペニーは突然緑色になります。 これらすべてのイベントに共通するものは何ですか？ それらはすべて酸化と呼ばれるプロセスの例です。

酸化は、酸素分子と、金属から生体組織まで、それらが接触する可能性のあるすべての異なる物質との相互作用として定義されます。 しかし、技術的には、電子の発見により、酸化は、2つ以上の物質が相互作用するときの少なくとも1つの電子の損失としてより正確に定義されるようになりました。 それらの物質は酸素を含んでいてもいなくてもよい。 （ちなみに、酸化の反対は還元です。物質が互いに接触したときに少なくとも1つの電子を加えることです。）時には、耐久性の高い陽極酸化アルミニウムの形成のように、酸化はそれほど悪いことではありません。 また、自動車の錆びや新鮮な果物の腐敗など、酸化が破壊的な場合もあります。

私たちはしばしば酸化と錆という言葉を同じ意味で使用しましたが、酸素分子と相互作用するすべての材料が実際に錆に分解するわけではありません。 鉄の場合、酸素はゆっくり燃焼するプロセスを作り出し、それが錆と呼ばれる脆い茶色の物質をもたらします。 一方、銅で酸化が起こると、酸化銅と呼ばれる緑がかったコーティングができます。 金属自体は酸化によって弱められることはありませんが、空気や水に何年もさらされると表面は緑青になります。

酸素が関与する場合、酸化のプロセスは、空気中に存在する酸素の量とそれに触れる材料の性質に依存します。 真の酸化は分子レベルで起こります。酸素が表面のフリーラジカルを破壊するため、大規模な効果しか見られません。 新鮮な果物の場合、通常、皮膚は酸化に対するバリアを提供します。 これが、ほとんどの果物や野菜が食料品店で良好な状態で届く理由です。 しかし、皮膚が破壊されると、個々の細胞は空気と直接接触し、酸素分子がそれらを燃やし始めます。 結果は、茶色がかった斑点または傷として見られる錆の形です。

塗料の最外層は常に空気と水にさらされているため、酸化は自動車の所有者にとっても問題となります。 車の外側の仕上げがワックスコーティングまたはポリウレタンで保護されていない場合、空気中の酸素分子は最終的に塗料と相互作用し始めます。 酸素が塗料に含まれるフリーラジカルを燃焼させると、仕上げは鈍くなります。 修復作業には、影響を受けた塗料のいくつかの層を除去し、保護剤の新しい層を再適用することが含まれます。 これが、プロの車の詳細設計者が、車を洗うたびに少なくとも1層のワックスまたは他の保護剤の使用を推奨する理由です。

酸素による酸化を防ぐ秘secretは、露出した材料と空気の間に保護層を設けることです。 これは、車のワックスまたはポリウレタンコーティング、金属物体の塗料層、または露出した果物にレモンジュースなどの抗酸化剤をすばやくスプレーすることを意味します。 酸素が表面に浸透して、求めているフリーラジカルに到達できない場合、破壊的な酸化は起こりません。

このため、 ステンレス鋼は錆びず、普通の鋼は錆びません。 ステンレス鋼には、フリーラジカルを含まない別の金属の薄いコーティングがあります。 酸化から保護するために通常のスチールを塗装することもできますが、酸素はどんなに小さくても開口部を利用できます。 これが、塗装された金属製の自転車がまだ錆で損傷しているのを見つける理由です。