Wat is oxidatie?
Een vers gesneden appel wordt bruin, een spatbord wordt roestig en een koperen cent wordt plotseling groen. Wat hebben al deze evenementen gemeen? Het zijn allemaal voorbeelden van een proces dat oxidatie wordt genoemd.
Oxidatie wordt gedefinieerd als de interactie tussen zuurstofmoleculen en alle verschillende stoffen waarmee ze in contact kunnen komen, van metaal tot levend weefsel. Technisch gezien werd oxidatie met de ontdekking van elektronen echter nauwkeuriger gedefinieerd als het verlies van ten minste één elektron wanneer twee of meer stoffen op elkaar inwerken. Die stoffen kunnen al dan niet zuurstof bevatten. (Overigens is het tegenovergestelde van oxidatie reductie - de toevoeging van ten minste één elektron wanneer stoffen met elkaar in contact komen.) Soms is oxidatie niet zo erg, zoals bij de vorming van superduurzaam geanodiseerd aluminium. Andere keren kan oxidatie destructief zijn, zoals het roesten van een auto of het bederven van vers fruit.
We gebruikten de woorden oxidatie en roest vaak door elkaar, maar niet alle materialen die met zuurstofmoleculen interageren, vallen in feite uiteen in roest. In het geval van ijzer zorgt de zuurstof voor een langzaam verbrandingsproces, wat resulteert in de broze bruine substantie die we roest noemen. Wanneer oxidatie optreedt in koper, is het resultaat een groenachtige coating die koperoxide wordt genoemd. Het metaal zelf wordt niet verzwakt door oxidatie, maar het oppervlak ontwikkelt een patina na jaren van blootstelling aan lucht en water.
Als het om zuurstof gaat, hangt het oxidatieproces af van de hoeveelheid zuurstof in de lucht en de aard van het materiaal dat het aanraakt. Echte oxidatie gebeurt op moleculair niveau - we zien alleen de grootschalige effecten, omdat de zuurstof ervoor zorgt dat vrije radicalen op het oppervlak afbreken. In het geval van vers fruit biedt de huid meestal een barrière tegen oxidatie. Daarom komen de meeste groenten en fruit in goede staat aan in de supermarkt. Zodra de huid is gebroken, komen de afzonderlijke cellen echter in direct contact met lucht en beginnen de zuurstofmoleculen ze te verbranden. Het resultaat is een vorm van roest die we zien als bruinachtige vlekken of vlekken.
Oxidatie kan ook een probleem zijn voor autobezitters, omdat de buitenste verflagen voortdurend worden blootgesteld aan lucht en water. Als de buitenafwerking van de auto niet wordt beschermd door een waslaag of polyurethaan, zullen de zuurstofmoleculen in de lucht uiteindelijk in wisselwerking treden met de verf. Naarmate de zuurstof de vrije radicalen in de verf verbrandt, wordt de afwerking saaier en saaier. Restauratie-inspanningen kunnen het verwijderen van meerdere lagen aangetaste verf en het opnieuw aanbrengen van een nieuwe laag beschermmiddel omvatten. Dit is de reden waarom professionele autodetailers bij elke wasbeurt aanbevelen om minstens één laag wax of een ander beschermend middel te gebruiken.
Het geheim van het voorkomen van oxidatie veroorzaakt door zuurstof is het bieden van een beschermingslaag tussen het blootgestelde materiaal en de lucht. Dit kan een was of polyurethaancoating op een auto zijn, een laag verf op metalen voorwerpen of een snelle spray van een antioxidant, zoals citroensap, op blootgesteld fruit. Destructieve oxidatie kan niet optreden als de zuurstof een oppervlak niet kan binnendringen om de vrije radicalen te bereiken waarnaar het hunkert.
Dit is de reden waarom roestvrij staal niet roest en gewoon staal wel. Het roestvrij staal heeft een dunne coating van een ander metaal dat geen vrije radicalen bevat. Normaal staal kan worden geverfd voor bescherming tegen oxidatie, maar zuurstof kan nog steeds elke opening benutten, hoe klein ook. Dit is de reden waarom je een geschilderde metalen fiets kunt vinden die nog steeds door roest is beschadigd.