Oxidation
Oxidation beschreibt eine chemische Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen abgibt.
In der klassischen Betrachtung ist Oxidation häufig mit Sauerstoff verknüpft. Sauerstoff ist ein hochreaktives Element mit der Ordnungszahl 8. Er liegt in der Atmosphäre als zweiatomiges Molekül O2O_2O2 vor. Der Volumenanteil in der Atemluft beträgt etwa 20,9 %.
Aufgrund seiner hohen Reaktivität kommt Sauerstoff in der Natur nicht elementar vor.
Er ist nahezu immer chemisch gebunden. Typische Bindungspartner sind Wasserstoff, Kohlenstoff, Metalle und Nichtmetalle. Die Existenz von Flora und Fauna auf der Erde ist ohne Sauerstoff nicht möglich.
Chemisch zeichnet sich Sauerstoff durch eine hohe Elektronegativität aus. Er wirkt stark oxidierend. Er bildet stabile Oxide. Er ermöglicht exotherme Reaktionen mit hoher Energiefreisetzung. Eine allgemeine Oxidationsreaktion lässt sich vereinfacht darstellen als:
Reduktionsmittel → Oxidationsprodukt +e−
für Eisenkorrosion gilt:
4Fe+3O2→2Fe2O3
In der modernen Chemie wird Oxidation allgemein als Elektronenabgabe definiert.
Die Gegenreaktion ist die Reduktion. Beide Prozesse sind untrennbar miteinander verbunden. Man spricht von Redoxreaktionen.
Sauerstoff spielt eine zentrale Rolle in der Medizintechnik. Er ist essenziell für die Zellatmung. In der Biochemie ist er an enzymatischen Oxidationsprozessen beteiligt. In der Verfahrenstechnik wird er gezielt für Oxidationen eingesetzt. In der chemischen Industrie dient er als Reaktionspartner oder Oxidationsmittel.
Gleichzeitig ist Sauerstoff häufig der treibende Faktor für Korrosion. Korrosion ist gleichbedeutend mit der Vernichtung von Werkstoffen. Besonders Metalle sind betroffen. Allein in der maritimen Industrie entstehen wirtschaftliche Schäden von schätzungsweise 50–80 Milliarden US-Dollar pro Jahr.
Im Maschinenbau und bei der Verarbeitung metallischer Werkstoffe besitzt Korrosionsschutz daher eine hohe Bedeutung. Typische Maßnahmen sind Schutzbeschichtungen, Legierungsanpassungen und die Auswahl korrosionsbeständiger Materialien.
Auch kontrollierte Prozessatmosphären tragen zur Korrosionsvermeidung bei. In der industriellen Verfahrenstechnik kommen hierfür geschlossene Misch- und Reaktorsysteme zum Einsatz. Anlagen von amixon® ermöglichen beispielsweise das Mischen, Reagieren und Trocknen von Pulvern unter inertem Gas oder Vakuum.