Un măr proaspăt tăiat devine maro, un aripi de bicicletă devine ruginit și un ban de cupru devine brusc verde. Ce au în comun toate aceste evenimente? Toate sunt exemple ale unui proces numit oxidare.
Oxidarea este definită ca interacțiunea dintre moleculele de oxigen și toate substanțele diferite pe care le pot intra în contact, de la metal la țesutul viu. Din punct de vedere tehnic, totuși, odată cu descoperirea electronilor, oxidarea a ajuns să fie definită mai precis ca pierderea a cel puțin unui electron atunci când două sau mai multe substanțe interacționează. Aceste substanțe pot include sau nu oxigen. (De altfel, opusul oxidării este reducerea – adăugarea a cel puțin un electron atunci când substanțele intră în contact unele cu altele.) Uneori, oxidarea nu este un lucru atât de rău, ca în formarea aluminiului anodizat super-durabil. Alteori, oxidarea poate fi distructivă, cum ar fi ruginirea unui automobil sau stricarea fructelor proaspete.
Am folosit adesea cuvintele oxidare și rugină în mod interschimbabil, dar nu toate materialele care interacționează cu moleculele de oxigen se dezintegrează de fapt în rugină. În cazul fierului, oxigenul creează un proces de ardere lent, care are ca rezultat substanța maro fragilă pe care o numim rugină. Când are loc oxidarea în cupru, pe de altă parte, rezultatul este o acoperire verzuie numită oxid de cupru. Metalul în sine nu este slăbit de oxidare, dar suprafața dezvoltă o patina după ani de expunere la aer și apă.
Când implică oxigen, procesul de oxidare depinde de cantitatea de oxigen prezentă în aer și de natura materialului pe care îl atinge. Oxidarea adevărată are loc la nivel molecular – vedem doar efectele pe scară largă, deoarece oxigenul determină desprinderea radicalilor liberi de la suprafață. În cazul fructelor proaspete, pielea oferă de obicei o barieră împotriva oxidării. Acesta este motivul pentru care majoritatea fructelor și legumelor ajung în stare bună la magazinul alimentar. Odată ce pielea a fost ruptă, totuși, celulele individuale vin în contact direct cu aerul și moleculele de oxigen încep să le ardă. Rezultatul este o formă de rugină pe care o vedem ca pete sau pete maronii.
Oxidarea poate fi, de asemenea, o problemă pentru proprietarii de mașini, deoarece straturile cele mai exterioare de vopsea sunt expuse în mod constant la aer și apă. Dacă finisajul exterior al mașinii nu este protejat de un strat de ceară sau poliuretan, moleculele de oxigen din aer vor începe în cele din urmă să interacționeze cu vopseaua. Pe măsură ce oxigenul arde radicalii liberi conținuti în vopsea, finisajul devine din ce în ce mai plictisitor. Eforturile de restaurare pot include îndepărtarea mai multor straturi de vopsea afectată și reaplicarea unui nou strat de protector. Acesta este motivul pentru care detalierii auto profesioniști recomandă ca cel puțin un strat de ceară sau alt agent de protecție să fie folosit de fiecare dată când mașina este spălată.
Secretul prevenirii oxidării cauzate de oxigen este de a oferi un strat de protecție între materialul expus și aer. Aceasta ar putea însemna o acoperire cu ceară sau poliuretan pe o mașină, un strat de vopsea pe obiecte metalice sau o pulverizare rapidă cu un antioxidant, cum ar fi sucul de lămâie, pe fructele expuse. Oxidarea distructivă nu poate avea loc dacă oxigenul nu poate pătrunde pe o suprafață pentru a ajunge la radicalii liberi pe care îi dorește.
Acesta este motivul pentru care oțelul inoxidabil nu ruginește și oțelul obișnuit. Oțelul inoxidabil are un strat subțire de alt metal care nu conține radicali liberi. Oțelul obișnuit poate fi vopsit pentru protecție împotriva oxidării, dar oxigenul poate exploata în continuare orice deschidere, indiferent cât de mică. Acesta este motivul pentru care este posibil să găsiți o bicicletă din metal vopsită încă deteriorată de rugină.