An einer Balkenwaage hängen zwei gleich schwere Stücke Eisen-Wolle. In einem Versuch wird Eisen-Wolle am rechten Waagebalken entzündet und vollständig verbrannt. Auf welcher Seite zeigt die Waage nach dem Verbrennen der Eisen-Wolle die größere Masse an?

Das Ergebnis beweist, dass beim Verbrennen die Masse der Eisen-Wolle zunimmt. Der französische Chemiker Antoine de Lavoisier (1743–1794) erkannte die Rolle des Sauerstoffs bei Verbrennungen. Er bewies mit einer Reihe von Versuchen, dass bei einer Verbrennung eine Substanz mit Sauerstoff eine Verbindung eingeht. Lavoisiers Oxidationstheorie widerlegte die Phlogistontheorie Georg Ernst Stahls (1660–1734). Der einfache Oxidationsbegriff nach Lavoisier könnte so formuliert werden: Eine Oxidation ist die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff, dabei entstehen Oxide nach dem allgemeinen Schema:  

Die Erkenntnis, dass etwas hinzugekommen ist, dürfte für den Verstehensprozess bei den Schülerinnen und Schülern an dieser Stelle ausreichen. Erklärungsversuche auf der atomaren Ebene sind zu diesem Zeitpunkt problematisch. Man könnte es in etwa so formulieren: Die Eisen-Atome in der Eisen-Wolle haben sich bei der Verbrennung mit den Sauerstoff-Molekülen aus der Luft zu einem neuen Atomverband zusammengeschlossen. Das Reaktionsprodukt ist nach dem Verbrennen schwerer, weil etwas hinzugekommen ist.  

Die Oxide sind in der Natur die am häufigsten vorkommenden Verbindungen. Es sind Verbindungen des Sauerstoffs mit anderen Elementen. Das elektronegativere Fluor bildet eine Ausnahme. Im Mineralienreich sind weit mehr als 1000 verschiedene Mineralien bekannt, beispielsweise Anatas, Hämatit, Cuprit, Korund, Magnetit oder Quarz. Viele Salze im Chemielabor sind ebenfalls Oxide:  

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1. Beispiel: Die Verbrennung in einem Raketentriebwerk ist eine Oxidation

Das Space Shuttle war bis zu seiner Ausmusterung im Jahr 2011 ein wiederverwendbares Raumschiff der NASA. Es führte in seinen Tanks als Brennstoff Wasserstoff und als Oxidationsmittel Sauerstoff mit sich. Die Vorratsbehälter wurden in der Erdumlaufbahn abgeworfen. Als Starthilfe benötigte das Space Shuttle noch zwei seitlich angebrachte Feststoffraketen. 

Bei der Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff in den Brennkammern eines Raketentriebwerks entsteht Wasserdampf, man könnte auch sagen „Wasserstoffoxid“. Dabei wird Energie frei. Diese Energie dient zur Fortbewegung des Raumfahrzeugs. Die Verbrennung von Wasserstoff ist eine exotherm verlaufende Reaktion:  

2. Beispiel: Energiegewinnung im menschlichen Körper

Über die Nahrungsmittel nehmen wir Kohlenhydrate auf. Diese werden bei der Verdauung in Traubenzucker umgewandelt, der über Blutbahnen zur Muskulatur und zum Gehirn transportiert wird. Dort dient der Traubenzucker als Brennstoff. Er oxidiert mit Hilfe des Blutsauerstoffs, der in der Lunge gewonnen wird, zu Kohlenstoffdioxid. Dabei wird Energie in Form von Wärme und Muskelarbeit frei. Traubenzucker enthält chemisch gebundenen Kohlenstoff. Dieser oxidiert zu Kohlenstoffdioxid, das wir wieder über die Lunge ausatmen.  

Stellt man einen Eisennagel in ein offenes Gefäß mit kaltem, sauerstoffhaltigem Wasser, dann rostet der Nagel schneller als wenn er in ein geschlossenes Gefäß mit abgekochtem Wasser gelegt wird.  

Der Rostvorgang verbraucht Sauerstoff. Auch das Rosten ist eine Oxidation, wobei Wärme frei wird. Das Reaktionsschema gibt den komplizierten Rostvorgang stark vereinfacht wieder:  

Das Eisenhydroxid reagiert dann mit dem Luftsauerstoff zu Eisen(III)-oxid Fe₂O₃ weiter. Daneben entstehen auch andere Eisenoxide, zum Beispiel Eisen(II,III)-oxid Fe₃O₄ oder Eisen(II)-oxid FeO.  

Heute zählt die Reaktion von Natrium und Chlor ebenfalls zu den Oxidationen, obwohl dabei kein Sauerstoff beteiligt ist. Bei dieser Salzbildung entzieht ein Chlor-Atom dem Natrium-Atom ein Elektron, das Natrium-Atom wandelt sich dabei zu einem positiv geladenen Natrium-Ion Na⁺ um:  

Atome mit hoher Elektronegativität wie Sauerstoff- oder Chlor-Atome ziehen gerne Bindungselektronen an sich heran. Bei der Reaktion von Chlor mit Natrium zieht ein Chlor-Atom ein Elektron aus der Außenschale des Natrium-Atoms zu sich und besitzt nach der Reaktion statt sieben Elektronen acht in seiner Außenschale. Das entstehende Chlorid-Ion hat einen Elektronenüberschuss und wird zu einem einfach negativ geladen Chlorid-Ion Cl⁻: Die Ionenladungszahl des Chlorid-Ions beträgt −1, die des Natrium-Ions +1.  
   
Zum genaueren Verständnis der Reaktionsprozesse verwendet man Oxidationszahlen, sie geben die tatsächlichen oder imaginären Ladungen von Atomen an. Oxidationszahlen werden mit römischen Ziffern über die Atomsymbole geschrieben. Ionenladungszahlen schreibt man dagegen mit arabischen Ziffern. Zur Ermittlung der Oxidationszahlen gelten Regeln:

• Für ein einzelnes, ungeladenes Atom oder ein Atom eines Elements wird die Oxidationszahl Null zugeordnet.
• Bei einatomigen Ionen ist die Oxidationszahl identisch mit der Ionenladungszahl.
• Elektronenpaarbindung: Die Summe aller Oxidationszahlen aller Atome innerhalb eines Moleküls ist Null.
• Ionenbindung: Die Summe der Oxidationszahlen aller Atome innerhalb eines Ions entspricht der Ladung des Ions.

Bei Elektronenpaarbindungen ist die Oxidationszahl eine imaginäre Zahl. Hierbei geht man von den feststehenden Oxidationszahlen bekannter Elemente aus und leitet die Oxidationszahlen der anderen Atome ab.  

Verbrennt man im Hochofen-Modellversuch Holzkohle in einer mit Ton ausgekleideten Büchse und gibt man von unten Druckluft hinzu, entsteht das Gas Kohlenstoffmonooxid. Dieses verbrennt oberhalb der Büchse mit einer bläulich-rosaroten Flamme zu Kohlenstoffdioxid. Beide Gase sind Verbrennungsprodukte des Kohlenstoffs.

Im CO₂-Molekül erhalten die zwei O-Atome jeweils die Oxidationszahl −II. Damit die Summe aller drei Atome null ist, muss das C-Atom im CO₂ die Oxidationszahl +IV haben. Im CO-Molekül erhält das O-Atom die Oxidationszahl −II, das C-Atom erhält +II. Auch hier beträgt die Summe aller Oxidationszahlen null.  
   
Nach dem Oxidationsbegriff der heutigen Chemie versteht man unter einer Oxidation einen Prozess, bei dem den Atomen (oder Ionen) Elektronen entzogen werden. Da diese Elektronen aber immer von einem Reaktionspartner aufgenommen werden, findet gleichzeitig auch eine Reduktion statt. Bei einer Oxidation wird die Oxidationszahl erhöht, bei einer Reduktion wird sie erniedrigt. Aus diesem Grunde kann eine Oxidation nie alleine auftreten, man hat es immer mit einer Reduktions-Oxidations-Reaktion zu tun. Die Kurzbezeichnung für eine solche Reaktion lautet Redox-Reaktion.  
  
Bei der Reaktion von Schwefel mit Sauerstoff entsteht Schwefeldioxid. Dabei gibt ein S-Atom vier Elektronen ab, die Oxidationszahl erhöht sich auf +IV. Jedes O-Atom kann zwei Elektronen aufnehmen, daher erhalten die chemisch gebundenen O-Atome im SO₂-Molekül jeweils die Oxidationszahl −II.