10 Gründe, warum Oxidation wichtig ist

Oxidation kann als eine Reaktion beschrieben werden, bei der ein Molekül, Atom oder Ion seine Elektronen verliert oder seine Oxidationsstufe erhöht wird (Gewinn von Sauerstoff). Im Gegensatz dazu ist die Reduktion eine entgegengesetzte Reaktion, bei der die Oxidationsstufe verringert wird (Verlust von Sauerstoff). Die beiden Reaktionen können zwar getrennt voneinander definiert werden, doch treten diese Prozesse gemeinsam auf, weshalb man sie auch als Oxidations-Reduktions- oder Redoxreaktionen bezeichnet. Obwohl man meinen könnte, dass Oxidationsreaktionen nur im Labor vorkommen, ist dies keineswegs der Fall. Vielmehr ist die Oxidation an einer Vielzahl von Prozessen beteiligt, die uns täglich begegnen. Hier sind zehn Gründe, warum Oxidation so wichtig ist:

#1. Oxidation ist an der Photosynthese beteiligt

Bei der Photosynthese nutzen Pflanzen Lichtenergie, Wasser und Kohlendioxid, um Sauerstoff und chemische Energie zu erzeugen. Nach der Absorption des Lichts findet ein Elektronentransfer statt, bei dem die Wassermoleküle zu Sauerstoff oxidiert und die Kohlendioxidmoleküle zu Glukose reduziert werden. Ohne Redoxreaktionen wären die Pflanzen nicht in der Lage, Sauerstoff zu produzieren oder die Energie des Sonnenlichts in den Chloroplasten zu speichern.

#2. Atmung ist eine Oxidationsreaktion

Wie Sie vielleicht schon wissen, produzieren Pflanzen ihre eigene Nahrung, um zu leben, und das geschieht durch Zellatmung. Die Atmung ist die Umkehrung der Photosynthese, bei der Glukosemoleküle oxidiert und Sauerstoffmoleküle reduziert werden. Ohne die Redoxreaktionen, die bei der Atmung ablaufen, wäre unser Körper nicht in der Lage, Stoffwechsel zu betreiben, Energie zu erzeugen oder Abfallprodukte zu entsorgen. Daher ist die Zellatmung ein lebenswichtiger Prozess in lebenden Organismen.

#3. Die Verbrennung von Stoffen ist eine Oxidationsreaktion

Die Verbrennung eines beliebigen Stoffes ist eine Oxidationsreaktion. Bei Verbrennungsreaktionen wird in der Regel Sauerstoff reduziert und der Stoff oxidiert. So werden beispielsweise verschiedene Brennstoffe verbrannt, um bei zahlreichen alltäglichen und industriellen Tätigkeiten Energie zu erzeugen. Wenn Sie beispielsweise ein Auto besitzen, findet die Oxidation jedes Mal statt, wenn Sie fahren. Auch die Verbrennung von Holz oder Kohle für Haushaltszwecke ist ein Beispiel für eine Verbrennung, die eine Oxidationsreaktion beinhaltet. Verwenden Sie Erdgas oder Flüssiggas zum Kochen? Auch das ist eine Verbrennungsreaktion.

#4. Korrosion ist eine Oxidationsreaktion

Sie haben sicher schon einmal korrodierte Metalle gesehen, oder? Aber wussten Sie, dass sich bestimmte Materialien durch Oxidation zersetzen? Im Allgemeinen tritt Korrosion auf, wenn die Atome auf der Metalloberfläche oxidiert werden. Dies geschieht, weil Metalle dazu neigen, leicht Elektronen zu verlieren, wenn sie einem sauerstoffhaltigen Gas (z. B. Luft) ausgesetzt sind. Während der Redoxreaktion kehren die Metalle in ihre natürliche Oxidationsstufe zurück und der Sauerstoff wird reduziert, wodurch ein Metalloxid entsteht.

#5. Oxidationsreaktionen können die Oberfläche von Metallen vor Korrosion schützen

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, Metalloberflächen vor Korrosion zu schützen, z. B. durch Beschichtung der Oberfläche mit Farbe/Lack oder durch Verwendung nicht korrodierender Metalle. Sie können die Korrosion aber auch durch die Methode des kathodischen Schutzes verhindern. In diesem Fall dient das betreffende Metall als Kathode (oxidiert nicht) und ist mit Opferanoden verbunden, die stattdessen oxidiert werden. Solange die Opferanoden angemessen überwacht und regelmäßig ausgetauscht werden, erhöht diese Methode die Lebensdauer von Metallobjekten erheblich.

#6. Die Oxidation wird für die Behandlung von landwirtschaftlichen und industriellen Abwässern eingesetzt

Es besteht kein Zweifel daran, dass Abwasserbehandlung und Wasseraufbereitung dem Schutz der Menschen und des gesamten Ökosystems dienen. Daher ist die Entfernung giftiger Chemikalien aus dem Abwasser der Schlüssel zur Vermeidung schwerer Gesundheitsrisiken. Es gibt mehrere wirksame Verfahren zur Abwasserbehandlung, und die chemische Wasseraufbereitung ist nur eines davon. Bei fortschrittlichen Oxidationsverfahren (AOPs) werden Oxidationsmittel (Chlor, Ozon, Kalzium-/Natriumhypochlorit usw.) eingesetzt, die Bakterien abtöten und organische oder anorganische Stoffe durch Reaktionen mit Hydroxylradikalen entfernen.

#7. Die Herstellung von verschiedenen Chemikalien erfolgt durch Oxidation

Redoxreaktionen werden für die Synthese verschiedener Chemikalien verwendet. Wenn du jemals ausgeglichene chemische Gleichungen für deine Chemie-Hausaufgaben geschrieben hast, könnten die meisten von ihnen Oxidation und Reduktion beinhalten. Und genau auf diese Weise werden in den Chemielabors Verbindungen hergestellt. Darüber hinaus ist die Elektrolyse ein weiteres Verfahren, das auf Redoxreaktionen beruht, die für die Erzeugung von elektrischem Strom verantwortlich sind. Die Elektrolyse ist ein effektives Verfahren zur Herstellung von metallischem Natrium, Chlor- und Fluorgas, Natriumhydroxid (Ätznatron), molekularem Wasserstoff und Sauerstoff und vielem mehr.

#8. Oxidation ist der Schlüssel zur organischen Synthese

Oxidationsreaktionen sind in der organischen Synthese von großer Bedeutung. Der Hauptgrund dafür ist, dass die Oxidation eine grundlegende Technik zur Bildung neuer funktioneller Gruppen ist. So können beispielsweise primäre Alkohole zu Aldehyden und Carbonsäuren oxidiert werden, während bei der Oxidation sekundärer Alkohole Ketone entstehen. Da diese funktionellen Gruppen in verschiedenen organischen Chemikalien vorkommen, ist die Oxidation der Schlüssel zur Synthese neuer Verbindungen oder zur Modifizierung bereits bestehender Verbindungen.

#9. Oxidationsreaktionen sind nützlich für die quantitative Analyse

Die quantitative Analyse ist einer der wichtigsten Aspekte der analytischen Chemie, der es Wissenschaftlern ermöglicht, die Menge an chemischen Stoffen in einer Probe zu bestimmen. Redox-Titrationen gehören zu den am häufigsten verwendeten Methoden für die quantitative Analyse von Proben. Dabei handelt es sich um eine Art der Titration, bei der eine Redoxreaktion zwischen dem Analyten und dem Titriermittel stattfindet. Die Reaktionen zwischen Oxidations- und Reduktionsmitteln ermöglichen es dem Chemiker, Stoffe quantitativ zu analysieren. Solche Analysen sind von grundlegender Bedeutung für medizinische Tests und für die Qualitätskontrolle.

#10. Oxidation ist für den Verderb von Lebensmitteln verantwortlich

Nicht zuletzt ist die Oxidation einer der Faktoren, die den Verderb von Lebensmitteln begünstigen. Wenn Lebensmittel der Luft ausgesetzt werden, verändert sich ihre chemische Zusammensetzung, und die Moleküle beginnen zu zerfallen. Was wirklich passiert, ist, dass der Sauerstoff in der Luft verschiedene Lebensmittelbestandteile, darunter Fette, Mineralien und Vitamine, angreift. Während Sauerstoff die Oxidation dieser Lebensmittelbestandteile verursacht, kann er auch das Wachstum von Mikroorganismen fördern oder die Lebensmittel durch Enzyme schädigen.