Co to jest utlenianie?
Świeżo pocięte jabłko zmienia kolor na brązowy, błotnik rowerowy staje się zardzewiały, a miedziany grosz nagle staje się zielony. Co te wszystkie wydarzenia mają ze sobą wspólnego? Wszystkie są przykładami procesu zwanego utlenianiem.
Utlenianie jest definiowane jako interakcja między cząsteczkami tlenu i wszystkimi różnymi substancjami, z którymi mogą się stykać, od metalu po żywą tkankę. Technicznie jednak wraz z odkryciem elektronów utlenianie stało się bardziej precyzyjnie zdefiniowane jako utrata co najmniej jednego elektronu, gdy dwie lub więcej substancji oddziałuje. Substancje te mogą, ale nie muszą zawierać tlenu. (Nawiasem mówiąc, przeciwieństwem utleniania jest redukcja - dodanie co najmniej jednego elektronu, gdy substancje stykają się ze sobą.) Czasami utlenianie nie jest tak złą rzeczą, jak w przypadku tworzenia super trwałego anodowanego aluminium. Innym razem utlenianie może być destrukcyjne, takie jak rdzewienie samochodu lub zepsucie świeżych owoców.
Często używamy słów utlenianie i rdza zamiennie, ale nie wszystkie materiały, które oddziałują z cząsteczkami tlenu, faktycznie rozpadają się na rdzę. W przypadku żelaza tlen powoduje powolny proces spalania, w wyniku czego krucha, brązowa substancja, którą nazywamy rdzą. Z drugiej strony, gdy utlenianie zachodzi w miedzi, powstaje zielonkawa powłoka zwana tlenkiem miedzi. Sam metal nie jest osłabiony przez utlenianie, ale powierzchnia rozwija patynę po latach ekspozycji na powietrze i wodę.
Gdy wiąże się z tlenem, proces utleniania zależy od ilości tlenu obecnego w powietrzu i charakteru dotykanego materiału. Prawdziwe utlenianie zachodzi na poziomie molekularnym - widzimy efekty na dużą skalę, ponieważ tlen powoduje oderwanie wolnych rodników na powierzchni. W przypadku świeżych owoców skóra zazwyczaj stanowi barierę przed utlenianiem. Właśnie dlatego większość owoców i warzyw dociera do sklepu spożywczego w dobrym stanie. Jednak po zerwaniu skóry poszczególne komórki mają bezpośredni kontakt z powietrzem i cząsteczki tlenu zaczynają je palić. Rezultatem jest forma rdzy, którą widzimy jako brązowawe plamy lub przebarwienia.
Utlenianie może również stanowić problem dla właścicieli samochodów, ponieważ najbardziej zewnętrzne warstwy farby są stale narażone na działanie powietrza i wody. Jeśli zewnętrzne wykończenie samochodu nie jest chronione powłoką woskową lub poliuretanową, cząsteczki tlenu w powietrzu ostatecznie zaczną oddziaływać z farbą. Gdy tlen spala wolne rodniki zawarte w farbie, wykończenie staje się coraz bardziej matowe. Działania konserwatorskie mogą obejmować usunięcie kilku warstw farby i ponowne nałożenie nowej warstwy środka ochronnego. Dlatego profesjonalni autorzy samochodów zalecają stosowanie co najmniej jednej warstwy wosku lub innego środka ochronnego przy każdym myciu samochodu.
Sekret zapobiegania utlenianiu powodowanemu przez tlen polega na zapewnieniu warstwy ochronnej między odsłoniętym materiałem a powietrzem. Może to oznaczać wosk lub poliuretanową powłokę na samochodzie, warstwę farby na metalowych przedmiotach lub szybki spray przeciwutleniacza, takiego jak sok z cytryny, na odsłonięte owoce. Niszczące niszczenie nie może nastąpić, jeśli tlen nie może przeniknąć przez powierzchnię, aby dotrzeć do wolnych rodników, których pragnie.
Dlatego stal nierdzewna nie rdzewieje, a zwykła stal. Stal nierdzewna ma cienką powłokę z innego metalu, który nie zawiera wolnych rodników. Zwykła stal może być malowana w celu ochrony przed utlenianiem, ale tlen może nadal wykorzystywać każdy otwór, bez względu na to, jak mały. Dlatego może się okazać, że malowany metalowy rower nadal jest uszkodzony przez rdzę.