Ett nyklippt äpple blir brunt, en cykelskärm blir rostig och en kopparpenning blir plötsligt grön. Vad har alla dessa händelser gemensamt? De är alla exempel på en process som kallas oxidation.
Oxidation definieras som interaktionen mellan syremolekyler och alla de olika ämnen de kan komma i kontakt med, från metall till levande vävnad. Men tekniskt sett, med upptäckten av elektroner, kom oxidation att definieras mer exakt som förlusten av minst en elektron när två eller flera ämnen interagerar. Dessa ämnen kan innehålla syre eller inte. (För övrigt är motsatsen till oxidation reduktion — tillsats av minst en elektron när ämnen kommer i kontakt med varandra.) Ibland är oxidation inte så dåligt, som i bildandet av superhållbart anodiserat aluminium. Andra gånger kan oxidation vara destruktiv, som att en bil rostar eller förstör färsk frukt.
Vi använde ofta orden oxidation och rost omväxlande, men inte alla material som interagerar med syremolekyler sönderfaller faktiskt till rost. När det gäller järn skapar syret en långsam förbränningsprocess, vilket resulterar i det spröda bruna ämne som vi kallar rost. När oxidation sker i koppar å andra sidan blir resultatet en grönaktig beläggning som kallas kopparoxid. Metallen i sig försvagas inte av oxidation utan ytan utvecklar en patina efter år av exponering för luft och vatten.
När det involverar syre, beror oxidationsprocessen på mängden syre som finns i luften och arten av materialet det rör vid. Sann oxidation sker på molekylär nivå – vi ser bara de storskaliga effekterna eftersom syret får fria radikaler på ytan att bryta sig loss. När det gäller färsk frukt ger skalet vanligtvis en barriär mot oxidation. Det är därför de flesta frukter och grönsaker kommer i gott skick till mataffären. När huden har brutits kommer dock de enskilda cellerna i direkt kontakt med luft och syremolekylerna börjar bränna dem. Resultatet är en form av rost vi ser som brunaktiga fläckar eller fläckar.
Oxidation kan också vara ett problem för bilägare, eftersom de yttersta färglagren ständigt utsätts för luft och vatten. Om bilens yttre finish inte skyddas av en vaxbeläggning eller polyuretan, kommer syremolekylerna i luften så småningom att börja interagera med lacken. När syret bränner upp de fria radikalerna som finns i färgen blir finishen mattare och mattare. Återställningsinsatser kan inkludera borttagning av flera lager av påverkad färg och applicering av ett nytt lager skyddsmedel. Det är därför professionella bildetalister rekommenderar att minst ett lager vax eller annat skydd används varje gång bilen tvättas.
Hemligheten med att förhindra oxidation orsakad av syre är att tillhandahålla ett lager av skydd mellan det exponerade materialet och luften. Detta kan betyda en vax- eller polyuretanbeläggning på en bil, ett lager färg på metallföremål eller en snabb spray av en antioxidant, som citronsaft, på exponerad frukt. Destruktiv oxidation kan inte inträffa om syret inte kan penetrera en yta för att nå de fria radikaler det begär.
Det är därför rostfritt stål inte rostar och vanligt stål gör det. Det rostfria stålet har en tunn beläggning av en annan metall som inte innehåller fria radikaler. Vanligt stål kan målas för att skydda mot oxidation, men syre kan fortfarande utnyttja vilken öppning som helst, oavsett hur liten. Det är därför du kan hitta en lackerad metallcykel fortfarande skadad av rost.