Maailmamme on valtava yhdistelmä elementeiksi kutsuttuja rakennuspalikoita. Yhdistettynä nämä alkuaineet muodostavat molekyylejä. Molekyylit muodostavat kaiken ympärillämme olevan aineen ja kaiken, mitä on olemassa koko maailmankaikkeuden laajuudessa. Kaikkien näiden materiaalien vuorovaikutus tuottaa erilaisia kemiallisia reaktioita. Jotkut ovat rakentavia, jotkut tuhoisia, mutta ne kaikki tuottavat erityisiä ja usein tarpeellisia tuloksia. Eräs hyvin yleinen ja helposti näkyvä kemiallinen reaktio on nimeltään hapetus.
Mikä on hapetus?
Hapetus on kemiallinen reaktio, joka sisältää elektronien siirtymisen tai liikkumisen aineesta toiseen. Aina kun kaksi eri materiaalia joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, ne muodostavat usein kemiallisen vuorovaikutuksen toistensa kanssa, mikä voi tuottaa erilaisia tuloksia. Jotkut yhdistelmät aiheuttavat hapettumisreaktion. Tässä prosessissa yksi materiaali vetää elektroneja toisesta, mikä aiheuttaa muutoksen monissa materiaalien kemiallisissa ja fysikaalisissa ominaisuuksissa.
BlackJack3D / Getty Images
Kaksiosainen prosessi
Hapetus on osa kaksiosaista prosessia. Toista osaa kutsutaan vähentämiseksi. Kutsutun kemiallisen reaktion aikana tapahtuu elektronien häviötä. Vuorovaikutuksen pelkistysosassa on elektronien vahvistus. Kun nämä kaksi materiaalia joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa, ne pohjimmiltaan siirtävät elektroneja toisesta toiseen aiheuttaen sekä hapettumista että pelkistystä.
Pobytov / Getty Images
Kutsu sitä REDOXiksi
Näitä kahta reaktiota, hapettumista ja pelkistystä, kutsutaan usein yhdessä REDOXiksi. REDOX on yhdistelmä lyhenteistä RED, joka on lyhenne sanoista pelkistys, ja OX, joka on lyhenne sanoista hapetus. Termi REDOX muistuttaa meitä siitä, että se on aina kaksiosainen prosessi. On mahdotonta, että yksi materiaali menettää elektroneja ilman, että toinen materiaali saa niitä. Molempia aineita muutetaan, ja toisen eroja huomioiden tulee huomioida myös toisen muutokset.
monsitj / Getty Images
Mentaaliset pikakuvakkeet
Koska hapettuminen on elektronien siirtymistä tai liikettä, on joskus vaikea muistaa, mikä osa prosessista menettää elektroneja ja mikä osa saa niitä. On mentaalisia pikanäppäimiä, jotka on suunniteltu auttamaan meitä muistamaan, mikä prosessi on mikä, kuten OIL RIG. OIL RIG tulee sanoista Oxidation Is Losing, Reduction Is Gaining. Toinen pikakuvake on LEO, leijona sanoo GER. Tässä lauseessa LEO tarkoittaa elektronien hapettumista, ja GER tarkoittaa elektronien saaminen on vähentymistä.
DebbiSmirnoff / Getty Images
Näkyviä muutoksia
Hapetusprosessin aikana mukana olevat materiaalit muuttuvat fyysisesti. Jotkut tehosteet ovat näkyvissä; jotkut eivät ole. Esimerkiksi kun rauta hapettuu, se reagoi hapen kanssa ja tuottaa ruostetta. Ruoste on kemiallisesti edelleen samaa rautaainetta kuin ennenkin, mutta ilman sen normaalia elektronien syöttöä. Mutta vaikka rauta menettää elektroneja, happi ottaa elektroneja prosessin toisessa puoliskossa, jota kutsutaan pelkistymiseksi. Se on myös erilainen, mutta se ei ole näkyvä muutos. Voit nähdä vaikutukset raudassa, mutta ei hapessa.
Yatso / Getty Images
Hapettumisrajat
Jotkut alkuaineet ovat herkempiä hapettumiselle kuin toiset. Jos elementti menettää elektroneja erittäin helposti, sen kuvataan helposti hapettuvan. Monet metallit, kuten rauta, magnesium ja natrium, hapettuvat helposti. Muut materiaalit eivät helposti luovuta elektronejaan, ja niiden sanotaan olevan huonosti hapettuvia. Epämetallit, kuten kloori, happi ja typpi, eivät vapauta elektronejaan helposti, ja niitä ei pidetä helposti hapettuvina.
Emilija Randjelovic / Getty Images
Esimerkki ruosteesta
Luultavasti yleisin esimerkki hapettumisesta on raudan ruostuminen. Rauta-aine on normaalimuodossaan erittäin vahvaa ja kiinteää. Sitä käytetään miljoonien päivittäin käyttämiemme esineiden rakennusmateriaalina, ja se on monipuolinen, kestävä ja pitkäikäinen. Altistuessaan hapelle tapahtuu kuitenkin kemiallinen reaktio, jota kutsutaan hapetukseksi, ja elektronit siirtyvät raudasta happeen. Ilman oikeaa elektronien lukumäärää rauta menettää monet parhaista ominaisuuksistaan ja muuttuu hauraaksi, heikoksi ja hilseileväksi. Se on edelleen teknisesti rautaa, mutta kutsumme sitä ruosteeksi.
vav63 / Getty Images
Termi hapetus
Hapetus sai nimensä, kun alun perin uskottiin, että ilmakehästämme löytyvä happikaasu oli ainoa materiaali, joka aiheutti reaktion. Koska raudan ruostumisreaktio on niin yleinen, se oli ensimmäinen esimerkki hapettumisesta ja siitä tuli jonkin aikaa perusta käsityksemme prosessista. Siitä lähtien on todettu, että monet muut materiaalit voivat aiheuttaa muiden elementtien elektronien menettämisen pelkän hapen lisäksi, joten termi pätee prosessiin riippumatta siitä, mitä aineita siihen liittyy.
kickers / Getty Images
Hapetus ja hedelmät
Toinen hyvä esimerkki hapettumisesta on, kun hedelmät muuttuvat ruskeiksi. Hedelmän sisäpuoli on normaalisti terveen vaalean värinen, melko kiinteä ja hyvän makuinen. Kun hedelmä altistuu hapelle, sisäinen materiaali alkaa menettää elektroneja ja materiaalin ominaisuudet muuttuvat. Sen ulkonäkö muuttuu väriltään tummanruskeaksi, aineesta tulee paljon pehmeämpi ja pehmeämpi, ja se menettää usein alkuperäisen raikkaan, hedelmäisen makunsa. Lopputulos on täydellinen esimerkki ja on hyvin samanlainen kuin vaikutus, jonka näemme, kun rauta ruostuu ja materiaalia muutetaan fyysisesti.
JensGade / Getty Images
Lisää esimerkkejä hapettumisesta
Muita esimerkkejä hapettumisesta ovat sähkökemialliset reaktiot. Jos asetamme kuparilangan esimerkiksi hopeaioneja sisältävään liuokseen, kuparimetalli hapettuu, kun elektronit siirtyvät siitä hopeaioneihin. On myös biologisia toimintoja, jotka käyttävät hapetusprosesseja energian syntetisoimiseksi ja hiilidioksidin luomiseksi, joka poistuu ihmiskehosta jokaisella hengityksellä. Hapeutuminen eri muodoissa ja tuottaa erilaisia tuloksia, on suuri osa elämän prosesseja ympärillämme.
MediaProduction / Getty Images