Svježe odrezana jabuka postaje smeđa, blatobran bicikla postaje zahrđao, a bakreni peni odjednom postaje zelen. Što je zajedničko svim ovim događajima? Sve su to primjeri procesa koji se naziva oksidacija.
Oksidacija se definira kao interakcija između molekula kisika i svih različitih tvari s kojima mogu doći u kontakt, od metala do živog tkiva. Tehnički, međutim, s otkrićem elektrona, oksidacija je postala preciznije definirana kao gubitak najmanje jednog elektrona kada dvije ili više tvari međusobno djeluju. Te tvari mogu ili ne moraju uključivati kisik. (Usput, suprotnost oksidaciji je redukcija — dodavanje barem jednog elektrona kada tvari dođu u dodir jedna s drugom.) Ponekad oksidacija nije tako loša stvar, kao u stvaranju super-izdržljivog anodiziranog aluminija. U drugim slučajevima, oksidacija može biti destruktivna, kao što je hrđanje automobila ili kvarenje svježeg voća.
Često smo koristili riječi oksidacija i hrđa naizmjenično, ali se svi materijali koji su u interakciji s molekulama kisika zapravo ne raspadaju u hrđu. U slučaju željeza, kisik stvara spori proces gorenja, što rezultira krhkom smeđom tvari koju nazivamo hrđa. S druge strane, kada se u bakru dogodi oksidacija, rezultat je zelenkasta prevlaka koja se naziva bakrenim oksidom. Sam metal nije oslabljen oksidacijom, ali površina nakon godina izlaganja zraku i vodi razvija patinu.
Kada uključuje kisik, proces oksidacije ovisi o količini kisika prisutnog u zraku i prirodi materijala koji dodiruje. Prava oksidacija događa se na molekularnoj razini – vidimo samo efekte velikih razmjera jer kisik uzrokuje da se slobodni radikali na površini otrgnu. U slučaju svježeg voća, kožica obično predstavlja barijeru protiv oksidacije. Zbog toga većina voća i povrća u trgovinu stiže u dobrom stanju. Međutim, nakon što je koža slomljena, pojedinačne stanice dolaze u izravan kontakt sa zrakom i molekule kisika ih počinju spaljivati. Rezultat je oblik hrđe koji vidimo kao smećkaste mrlje ili mrlje.
Oksidacija također može biti problem za vlasnike automobila, budući da su vanjski slojevi boje stalno izloženi zraku i vodi. Ako vanjska završna obrada automobila nije zaštićena premazom od voska ili poliuretanom, molekule kisika u zraku će na kraju početi komunicirati s bojom. Kako kisik sagorijeva slobodne radikale sadržane u boji, završni sloj postaje sve dosadniji. Napori obnove mogu uključivati uklanjanje nekoliko slojeva zahvaćene boje i ponovno nanošenje novog sloja zaštitnog sredstva. Zbog toga profesionalni serviseri za automobile preporučuju korištenje barem jednog sloja voska ili drugog zaštitnog sredstva svaki put kada se automobil pere.
Tajna sprječavanja oksidacije uzrokovane kisikom je osigurati sloj zaštite između izloženog materijala i zraka. To može značiti premaz od voska ili poliuretana na automobilu, sloj boje na metalnim predmetima ili brzo prskanje antioksidansa, poput limunovog soka, na izloženo voće. Destruktivna oksidacija se ne može dogoditi ako kisik ne može prodrijeti u površinu kako bi došao do slobodnih radikala za kojima žudi.
Zbog toga nehrđajući čelik ne hrđa, a običan čelik. Nehrđajući čelik ima tanak sloj drugog metala koji ne sadrži slobodne radikale. Obični čelik može biti obojan radi zaštite od oksidacije, ali kisik i dalje može iskoristiti svaki otvor, bez obzira koliko mali. Zbog toga ćete možda pronaći obojeni metalni bicikl koji je još uvijek oštećen od hrđe.