Co to jest utlenianie?
Świeżo wycięte jabłko staje się brązowe, błotnik rowerowy staje się zardzewiały, a miedziana grosz nagle staje się zielona. Co mają wspólnego wszystkie te wydarzenia? Wszystkie są przykładami procesu zwanego utlenianiem.
Utlenianie jest definiowane jako interakcja między cząsteczkami tlenu i wszystkimi różnymi substancjami, z których mogą się kontaktować, od metalu po tkankę żyjącą. Technicznie jednak wraz z odkryciem elektronów utlenianie okazało się precyzyjnie zdefiniowane jako utrata co najmniej jednego elektronu, gdy oddziałują dwie lub więcej substancji. Substancje te mogą, ale nie muszą obejmować tlenu. (Nawiasem mówiąc, przeciwieństwem utleniania jest redukcja-dodanie co najmniej jednego elektronu, gdy substancje zetkną się ze sobą.) Czasami utlenianie nie jest tak złe, jak w tworzeniu super wytrzymałej anodowanej aluminium. Innym razem utlenianie może być destrukcyjne, takie jak rdza samochodu lub zepsucie świeżych owoców.
Często używaliśmy słów utleniania i rdza zamiennie, ale nie wszystkie materiały, które oddziałują z cząsteczkami tlenu, faktycznie rozpadają się z rdzą. W przypadku żelaza tlen tworzy powolny proces spalania, co powoduje kruchą brązową substancję, którą nazywamy rdzą. Z drugiej strony, gdy utlenianie występuje w miedzi, rezultatem jest zielonkawe powłoka zwana tlenkiem miedzi. Sam metal nie jest osłabiony przez utlenianie, ale powierzchnia rozwija patynę po latach ekspozycji na powietrze i wodę.
Gdy obejmuje tlen, proces utleniania zależy od ilości tlenu obecnego w powietrzu i charakteru dotkniętego materiału. Prawdziwe utlenianie odbywa się na poziomie molekularnym-widzimy tylko efekty na dużą skalę, ponieważ tlen powoduje, że wolne rodniki na powierzchni odrywają. W przypadku świeżych owoców skóra zwykle stanowi barierę przeciwko utlenianiu. Właśnie dlatego większość owoców i warzyw aRrive w dobrym stanie w sklepie spożywczym. Jednak po zerwaniu skóry poszczególne komórki mają bezpośredni kontakt z powietrzem, a cząsteczki tlenu zaczynają je spalać. Rezultat jest formą rdzy, którą postrzegamy jako brązowawe plamy lub wady.
Utlenianie może być również problemem dla właścicieli samochodów, ponieważ najbardziej zewnętrzne warstwy farby są stale narażone na powietrze i wodę. Jeśli zewnętrzne wykończenie samochodu nie jest chronione przez powłokę woskową lub poliuretan, cząsteczki tlenu w powietrzu ostatecznie zaczną oddziaływać z farbą. Gdy tlen spala wolne rodniki zawarte w farbie, wykończenie staje się bardziej matowe i matowe. Wysiłki odbudowy mogą obejmować usunięcie kilku warstw dotkniętej farby i ponowne złożenie nowej warstwy ochrony. Właśnie dlatego profesjonalni detaliści samochodów zalecają przynajmniej jedną warstwę wosku lub inną ochronę za każdym razem, gdy samochód jest prany.
Tajemnica zapobiegania utlenianiu spowodowanego przez tlen jest zapewnienie warstwy ochronyMiędzy odsłoniętym materiałem i powietrzem. Może to oznaczać powłokę woskową lub poliuretanową na samochodzie, warstwę farby na metalowych przedmiotach lub szybki spray przeciwutleniający, taki jak sok z cytryny, na odsłoniętych owocach. Niszczące utlenianie nie może wystąpić, jeśli tlen nie może przenikać powierzchni, aby dotrzeć do wolnych rodników, które pragnie.
Właśnie dlatego stal nierdzewna nie rdzewieje, a zwykła stal robi. Stal nierdzewna ma cienką powłokę innego metalu, który nie zawiera wolnych rodników. Zwykła stal może być pomalowana w celu ochrony przed utlenianiem, ale tlen może nadal wykorzystać dowolne otwarcie, bez względu na to, jak małe. Dlatego może znaleźć pomalowany metalowy rower wciąż uszkodzony przez rdzę.