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Concept
Rouille (oxyde)
Résumé
vignette|Ferraille 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.
Le processus de formation de la rouille peut être décomposé en trois étapes de base :
la formation d'hydroxyde de fer(II) [Fe(OH)] par action sur le fer des ions hydroxyde conjointement formés par réaction du dioxygène de l'air avec l'eau (réaction d'oxydoréduction) ;
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.
alt=Photographie d'un tuyau rouillé|vignette|Sur ce tuyau, la formation de rouille correspond à l'écoulement de l'eau. Cette dernière intervient en effet dans la réaction chimique formant la rouille.
Quand le fer (y compris celui constituant 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' :
Fe + 2OH → Fe(OH)_2 + 2e,
pendant que le dioxygène de l'air (degré d'oxydation 0) est réduit en ion hydroxyde :
2 + + 4e → 4OH.
Lors de la seconde étape (quasi instantanée), l'hydroxyde de fer(II) est rapidement oxydé en hydroxyde de fer(III) selon la réaction :
4Fe(OH)_2 + 2 + → 4Fe(OH)_3.
Finalement, cet hydroxyde de fer(III) se transforme spontanément en oxyde de fer(III) hydraté selon l'équation-bilan :
2Fe(OH)_3 → Fe_2O_3 + 3.
Par conséquent, la nécessité de la présence d'eau liquide, qui intervient à chaque étape de la réaction chimique, est comprise.
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