Una mela appena tagliata diventa marrone, un parafango di bicicletta diventa arrugginito e un penny di rame diventa improvvisamente verde. Cosa hanno in comune tutti questi eventi? Sono tutti esempi di un processo chiamato ossidazione.
L’ossidazione è definita come l’interazione tra le molecole di ossigeno e tutte le diverse sostanze con le quali possono entrare in contatto, dal metallo al tessuto vivente. Tecnicamente, però, con la scoperta degli elettroni, l’ossidazione venne definita più precisamente come la perdita di almeno un elettrone quando due o più sostanze interagiscono. Tali sostanze possono o non possono includere ossigeno. (Per inciso, l’opposto dell’ossidazione è la riduzione: l’aggiunta di almeno un elettrone quando le sostanze entrano in contatto tra loro.) A volte l’ossidazione non è una cosa così negativa, come nella formazione di alluminio anodizzato super resistente. Altre volte, l’ossidazione può essere distruttiva, come l’arrugginimento di un’automobile o il deterioramento della frutta fresca.
Abbiamo spesso usato le parole ossidazione e ruggine in modo intercambiabile, ma non tutti i materiali che interagiscono con le molecole di ossigeno in realtà si disintegrano in ruggine. Nel caso del ferro, l’ossigeno crea un lento processo di combustione, che si traduce nella sostanza marrone fragile che chiamiamo ruggine. Quando si verifica l’ossidazione nel rame, invece, il risultato è un rivestimento verdastro chiamato ossido di rame. Il metallo stesso non è indebolito dall’ossidazione, ma la superficie sviluppa una patina dopo anni di esposizione all’aria e all’acqua.
Quando si tratta di ossigeno, il processo di ossidazione dipende dalla quantità di ossigeno presente nell’aria e dalla natura del materiale con cui viene a contatto. La vera ossidazione avviene a livello molecolare: vediamo solo gli effetti su larga scala poiché l’ossigeno provoca la rottura dei radicali liberi sulla superficie. Nel caso della frutta fresca, la buccia di solito costituisce una barriera contro l’ossidazione. Questo è il motivo per cui la maggior parte della frutta e della verdura arriva in buone condizioni al supermercato. Una volta rotta la pelle, però, le singole cellule entrano in contatto diretto con l’aria e le molecole di ossigeno iniziano a bruciarle. Il risultato è una forma di ruggine che vediamo come macchie o macchie brunastre.
L’ossidazione può anche essere un problema per i proprietari di auto, poiché gli strati più esterni di vernice sono costantemente esposti all’aria e all’acqua. Se la finitura esterna dell’auto non è protetta da un rivestimento in cera o poliuretano, le molecole di ossigeno nell’aria alla fine inizieranno a interagire con la vernice. Quando l’ossigeno brucia i radicali liberi contenuti nella vernice, la finitura diventa sempre più opaca. Gli sforzi di restauro possono includere la rimozione di diversi strati di vernice interessata e la riapplicazione di un nuovo strato di protettivo. Questo è il motivo per cui i professionisti del settore automobilistico raccomandano di utilizzare almeno uno strato di cera o altro protettivo ogni volta che l’auto viene lavata.
Il segreto per prevenire l’ossidazione causata dall’ossigeno è fornire uno strato di protezione tra il materiale esposto e l’aria. Questo potrebbe significare un rivestimento in cera o poliuretano su un’auto, uno strato di vernice su oggetti metallici o uno spruzzo rapido di un antiossidante, come il succo di limone, sulla frutta esposta. L’ossidazione distruttiva non può verificarsi se l’ossigeno non può penetrare in una superficie per raggiungere i radicali liberi di cui ha bisogno.
Questo è il motivo per cui l’acciaio inossidabile non arrugginisce e l’acciaio normale sì. L’acciaio inossidabile ha un sottile rivestimento di un altro metallo che non contiene radicali liberi. L’acciaio normale può essere verniciato per proteggerlo dall’ossidazione, ma l’ossigeno può comunque sfruttare qualsiasi apertura, non importa quanto piccola. Questo è il motivo per cui potresti trovare una bicicletta in metallo verniciato ancora danneggiata dalla ruggine.