Par Rosann KozlowskiMis à jour le 30 août 2022

Le fini brillant d’un ongle frais peut progressivement s’estomper et former des taches brun rougeâtre lorsqu’il est exposé aux éléments. Ce changement visible marque l'apparition de la rouille, une transformation chimique provoquée par l'eau et l'oxygène.

Causes chimiques de la rouille

La corrosion commence lorsque l’eau de l’environnement, souvent mélangée au dioxyde de carbone, forme un acide faible appelé acide carbonique. Lorsque cette solution acide entre en contact avec le fer, deux réactions clés ont lieu :

• L'eau acidifiée agit comme un bon électrolyte, dissolvant une partie du fer en éliminant les électrons.
• Simultanément, l'eau se décompose en hydrogène et en oxygène. L'oxygène libre réagit avec le fer dissous, produisant de l'oxyde de fer, ce que nous appelons de la rouille.

Ce processus peut être résumé dans une simple équation :

Fer + eau + oxygène → oxyde de fer (rouille)

Réaction chimique résultante de la rouille

Au niveau moléculaire, la formation de rouille suit la réaction :

4Fe(s) + 3O₂ (g) + 6H₂ O(l) → 4Fe(OH)₃ (s)

L'hydroxyde de fer(III), Fe(OH)₃ , est poreux et peut en outre réagir avec l'oxygène pour former un hydrate plus cristallin, Fe₂ O₃ ·xH₂ O. Le « x » indique que la teneur en eau est variable.

Processus électrochimique de la rouille

La rouille se comporte comme une batterie naturelle. La surface métallique agit comme une anode où les atomes de fer perdent des électrons, tandis qu'une zone proche sert de cathode où les électrons sont consommés. L'eau, en tant qu'électrolyte, transporte les ions pour maintenir le flux d'électrons.

Toute corrosion est fondamentalement une réaction d'oxydo-réduction (redox) :les électrons quittent le métal et se dirigent vers des accepteurs tels que l'oxygène ou l'hydrogène.

Les réactions redox en deux étapes de la rouille

Diviser le processus en demi-réactions clarifie le mouvement des électrons :

• Oxydation (anode) : Fe(s) → Fe ²⁺ (aq) + 2e ^-
• Réduction (cathode) : O₂ (g) + 2H₂ O(l) + 4e ^- → 4OH ^- (aq)

Au fur et à mesure que les ions hydroxyde s'accumulent, ils se combinent avec les ions fer pour former de l'hydroxyde de fer(II), qui précipite :

2Fe ²⁺ (aq) + 4OH ^- (aq) → 2Fe(OH)₂ (s)

Comment la rouille apparaît sur un clou

L’eau et l’oxygène étant omniprésents, même l’acier inoxydable, un alliage riche en fer, finira par rouiller si rien n’est fait. La surface du métal devient squameuse, puis se creuse, et l’oxyde de fer, plus volumineux, se dilate, déformant la forme de l’ongle. Cette déformation peut provoquer le grippage et le grincement des charnières. Au fil du temps, la rouille peut atteindre le noyau, rendant le métal suffisamment fragile pour se briser d'un simple pincement.

Bien que le sel dissous dans l'eau ne soit pas une cause directe, il accélère la corrosion en augmentant la conductivité électrique.

Comprendre ces étapes aide à sélectionner les revêtements de protection, les pratiques de stockage et d'entretien appropriées pour prolonger la durée de vie des composants métalliques.