Hapetuksen

Hapetuksen on kemiallinen prosessi, jossa aine hävittää elektroneja tai sen hapetustila nousee. Yleisesti hapetus tapahtuu redox-reaktiossa, jossa hapetin ottaa vastaan elektroneja ja samalla toisessa reagoinnissa tapahtuu pelkistymistä. Hapetuksen voi ymmärtää sekä elektronien siirtona että uusien yhdisteiden muodostumisena hapen kanssa. Hapetuksen yhteydessä voidaan tarkastella myös hapetuslukua, joka kuvastaa aineen sähköistä muutosta.

Mekanismit ja ilmenemismuodot vaihtelevat suuresti. Hapetus voi tapahtua suoraviivaisesti elektronin luovutuksena, tai monimutkaisten mekanismien kautta, kuten radikaali- tai hajoitusreaktioiden kautta. Biologisissa järjestelmissä hapetus on keskeistä soluhengityksessä ja aineenvaihdunnassa, jossa elektronit kulkevat siirtäjäaineiden, kuten NAD+/NADH, kautta ja lopulta johtavat ATP:n muodostukseen. Maataloudessa, teknologiassa ja arkipäivän ilmiöissä hapetusta voidaan tarkastella esimerkiksi palamisreaktioina, ruosteena (raudan hapettuminen), valon ja hapen yhteisvaikutuksina sekä valoa hyödyntävinä hapetusreaktioina.

Esimerkkejä hapetuksesta ovat palaminen, jossa aine reagoi hapen kanssa nopeasti lämpöä ja valoa tuottaen; ruostuminen, jossa rauta hapettuu kosteudessa muodostaen rautasoxideja; sekä biologiset hapetusreaktiot, joissa orgaaniset molekyylit hapetetaan solujen entsyymien avulla. Siksi hapetuksen tutkimus kattaa sekä perusreaktiot kemiallisissa laboratorioissa että laajat sovellukset teollisuudessa, ympäristön puhdistuksessa ja energiantuotannossa.

Merkittäviä mittasuhteita hapetuksessa ovat redox-potentiaalit, oksidantit ja pelkistimet sekä hapetus tilan muutokset, jotka määrittävät reaktion suunnan, nopeuden ja lopputuotteet. Hapetuksen hallinta on olennaista korroosion ehkäisyssä, materiaalien kestävyyden parantamisessa sekä kemiallisten prosessien turvallisessa ja tehokkaassa toteuttamisessa.