- Rouille (oxyde)
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Une tôle rouillée
La rouille est la substance de couleur brun-rouge formée quand des composés contenant du fer se corrodent en présence de dioxygène et d'eau. C'est une réaction d'oxydation lente qui aboutit à la formation d'oxydes ou d'hydroxydes plus ou moins hydratés et mal cristallisés, dont le plus stable est l'hématite.
La rouille est donc un mélange complexe composé d'oxydes et d'hydroxydes de fer.
Le fer métallique, obtenu par un traitement (réduction) du minerai rouge contenant des oxydes de fer, dans des hauts fourneaux, tend à retourner à l'état oxydé une fois exposé à l'air et à l'eau.
Sommaire
Mécanisme probable de formation de la rouille
Une chaine rouillée.Le processus de formation de la rouille peut être décomposé en trois étapes de base :
- la formation d'hydroxyde de fer II [Fe(OH)2] par action sur le fer des ions hydroxydes conjointement formés par réaction du dioxygène de l'air avec l'eau (réaction d'oxydo-réduction) ;
- l'oxydation des ions fer II en hydroxyde de fer III sous l'action du dioxygène de l'air ;
- finalement, la transformation spontanée de ce solide en oxyde de fer III hydraté.
Quand le fer (ou l'acier) entre en contact avec l'eau, un processus électrochimique lent commence. Sur la surface du métal, du fer (état d'oxydation : 0) est oxydé pour passer à l'état d'oxydation II :
- Fe + 2OH− → Fe(OH)2 + 2e−,
pendant que le dioxygène de l'air (degré d'oxydation 0) est réduit en ion hydroxyde :
- 2H2O + O2 + 4e− → 4OH−.
Lors de la seconde étape (quasi instantanée) l'hydroxyde de fer II est rapidement oxydé en hydroxyde de fer III selon cette réaction :
- 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3.
Finalement, cet hydroxyde de fer III se transforme spontanément en oxyde de fer III hydraté selon l'équation-bilan suivante[1] :
- 2Fe(OH)3 → Fe2O3·3H2O.
Par conséquent, on comprend la nécessité de la présence d'eau liquide, qui intervient à chaque étape de la réaction chimique. La corrosion tend à progresser plus rapidement dans l'eau de mer que dans l'eau douce, cette dernière étant bien moins conductrice. En effet, l'eau de mer (solution saline) permettant la conduction électrique, favorise les déplacements ioniques et les réactions d'oxydo-réduction y ont un meilleur rendement. La formation de la rouille est également accélérée en présence d'acides (pour la même raison), mais empêchée par l'action de surface de l'acide nitrique, c'est la passivation. La rouille possède l'extrême inconvénient de fragiliser les structures qu'elle attaque. En effet, le fer sain y est remplacé par l'oxyde de fer III, qui lui est friable, poreux et mauvais conducteur. Si le phénomène de formation de la rouille peut être stoppé par électrolyse, les parties corrodées de cet objet ne pourront toutefois pas être reconstituées par cette méthode.
Quand on parle de rouille, on désigne en premier lieu la corrosion du fer, mais dans la vie quotidienne, il s'agit généralement de la corrosion de l'acier, bien plus utilisé de nos jours que le fer pur.
On parle aussi de rouille blanche et de rouille verte pour désigner des composés du fer qui se forment lors de la corrosion.
Protection
La protection contre la rouille et contre la corrosion en général est un des grands enjeux de notre époque. Cette protection se fait essentiellement à l'aide d'un dépot de zinc et ce procédé s'appelle galvanisation. Quelques sociétés sont spécialisées dans ce domaines comme par exemple la société Coventya ou encore la société Enton.
Il est aussi possible d'utiliser de l'huile ou de la graisse pour protéger certains objets, comme la chaîne d'une bicyclette.
Notes et références
- L'existence de l'hydroxyde de fer trivalent est controversée. Il se formerait des composés mal cristallisés assimilés à des oxydes hydratés appelés ferrihydrites.
Voir aussi
Catégories :- Oxyde
- Hydrate
- Composé du fer
- Procédé chimique
- Corrosion
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