酸化

酸化とは、物質が電子を放出する化学反応を指します。

従来の考え方では、酸化はしばしば酸素と関連付けられています。酸素は原子番号 8 の高反応性元素です。大気中では二原子分子 O2O_2O2​ として存在します。呼吸空気中の体積比は約 20.9 % です。

その高い反応性のため、酸素は自然界では元素として存在しません。

ほとんどの場合、化学的に結合しています。典型的な結合相手は、水素、炭素、金属、非金属です。地球上の動植物は、酸素なしでは存在できません。

化学的には、酸素は高い電気陰性度を特徴としています。強い酸化作用があり、安定した酸化物を形成します。高エネルギーを放出する発熱反応を可能にします。一般的な酸化反応は、次のように簡単に表すことができます。

還元剤 → 酸化生成物 +e−

鉄の腐食については、次の式が当てはまります。

4Fe+3O2​→2Fe2​O3​

現代化学では、酸化は一般的に電子の放出と定義されています。

その逆の反応は還元です。この 2 つのプロセスは、互いに切り離せない関係にあります。これは酸化還元反応と呼ばれています。

酸素は医療技術において重要な役割を果たしています。酸素は細胞呼吸に不可欠です。生化学では、酵素による酸化プロセスに関与しています。

プロセス技術では、酸化のために意図的に使用されています。化学工業では、反応パートナーまたは酸化剤として使用されています。

同時に、酸素は腐食の主な原因となることもよくあります。腐食は、材料の破壊と同義です。特に金属は腐食の影響を受けやすいです。海事産業だけでも、年間 500 億から 800 億米ドルの経済的損失が発生していると推定されています。

そのため、機械製造や金属材料の加工では、腐食防止が非常に重要になります。典型的な対策としては、保護コーティング、合金の調整、耐食性材料の選択などがあります。