Rouiller C'est une tache brun rougeâtre qui apparaît sur les surfaces en fer ou ferreuses lorsqu'elles sont exposées à l'air et à l'humidité. Le fer métallique étant instable au contact de l'air, il se forme par oxydation du fer métallique en oxydes ou hydroxydes de fer, communément représentés par la formule chimique FeOOH.
La rouille est un problème majeur pour la société car elle endommage considérablement les structures telles que ponts, bâtiments, véhicules, moteurs, entre autres, nécessitant de grosses dépenses avec réparation et entretien. La rouille est un type de corrosion, un phénomène spontané de destruction des métaux et alliages. Actuellement, plusieurs techniques, telles que la galvanisation, sont utilisées pour réduire les impacts de la formation de rouille.
A lire aussi: Quel est le lien entre l'air salé et la corrosion des métaux ?
Thèmes de cet article
- 1 - Résumé sur la rouille
- 2 - Qu'est-ce qui cause la rouille ?
- 3 - Comment se produit la rouille ?
- 4 - Types de rouille
- 5 - Composition chimique de la rouille
- 6 - Conséquences de la rouille
- 7 - Comment éviter la rouille ?
- 8 - Quelle est la différence entre la rouille et la corrosion ?
résumé de la rouille
La rouille se caractérise par des taches brun rougeâtre qui se forment sur les surfaces en fer et les alliages ferreux en contact avec l'air et l'humidité.
La rouille se forme lorsque le fer, qui est instable en présence d'oxygène atmosphérique, est oxydé en oxydes et hydroxydes de fer.
Il peut être représenté par la formule chimique générale FeOOH.
Le composant principal de la rouille est l'oxyde de fer III hydraté, Fe2O3∙H2O.
La rouille est un problème majeur pour les pays et les entreprises, car les coûts de maintenance et de réparation sont élevés.
Il provoque des impacts structurels majeurs, car il fragilise mécaniquement les structures métalliques.
Il existe des techniques pour diminuer ou atténuer la rouille, comme la protection cathodique et la galvanisation.
La formation de rouille est un type de corrosion.
Qu'est-ce qui cause la rouille?
La rouille est un tache brun rougeâtre qui apparaît sur les surfaces métalliques, plus spécifiquement sur le fer et les alliages ferreux, lorsqu'ils sont exposés à l'atmosphère ou immergés dans les eaux naturelles. Dans ce cas, fer métallique (Fe) est oxydé en un mélange d'oxydes (Fe2O3∙H2O et Fe3O4) et des hydroxydes (Fe(OH)2, Fe(OH)3) du fer, qui sont aussi couramment représentés par la formule FeOOH, qui cherche à condenser toutes les phases de fer présentes dans la rouille.
Le processus qui cause la rouille est chimiquement connu sous le nom de corrosion., conséquence de l'action de l'environnement sur un matériau, conduisant à sa détérioration, à partir de sa surface.
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Comment se produit la rouille ?
Le fer métallique est thermodynamiquement instable en présence d'oxygène gazeux., qui constitue environ 20 % de notre atmosphère et est le milieu dans lequel ce métal est le plus fréquemment exposé.
Dans ces conditions, son oxyde forme FeO (oxyde de fer II), Fe2O3 (oxyde de fer III) et Fe3O4 (oxyde de fer II, III). La présence d'eau rend le milieu encore plus agressif, favorisant la formation de rouille (FeOOH). Tout comme les sels basiques et les hydroxydes ont besoin d'eau pour leur formation, la rouille, mélange d'oxydes et d'hydroxydes, a également besoin d'eau, ce qui rend clair le rôle de l'humidité relative :
4 Fe3O4 (s) + O2 (g) + 6H2O (l) → 12 FeOOH (s)
Dans les régions à forte humidité relative de l'air, la formation de ce que l'on appelle le tas de corrosion est courante., due à la formation d'une nappe d'eau qui se condense (se liquéfie) sur la surface métallique en tout ou en partie.
Dans ce cas, il faut faire attention aux potentiels de réduction standards des espèces concernées :
Foi2+ (aq)/Fe (s): E° = –0,44 V
Foi3+ (ici)/Fe2+ (aq): E° = 0,77 V
O2 (g)/OH– (aq): E° = 0,82 V
Les valeurs montrent que Le processus dans lequel Fe est oxydé par O est chimiquement spontané.2 dissous dans l'eau, puisque le fer a un potentiel de réduction standard inférieur. Par conséquent, nous devons :
Fe(s) → Fe2+ (aq) + 2 et–
O2 (g) + 2H2O(l) + 4 et– → 4OH– (ici)
En bref, La formation de rouille peut être donnée comme:
2 Fe2+ (aq) + O2 (g) + 4OH– (aq) → 2 FeOOH (s) + 2 H2O(l)
Bien que la concentration d'oxygène dans l'air soit constante, sa solubilité dans l'eau est faible (1,4 x 10–3 mol. L–1 H2O à 20 °C), qui se consume rapidement à la surface de l'acier (alliage métallique composé principalement de fer et de carbone). Bien que constamment renouvelé par l'air, cet oxygène, à chaque instant, doit traverser une couche couche de rouille plus épaisse pour frapper à nouveau l'acier, ce qui ralentit la vitesse de la rouille au fil du temps. corrosion.
types de rouille
La couleur de la rouille varie en fonction de la quantité d'oxygène et d'humidité.
Rouille rouge : riche en Fe2O3∙H2O (oxyde de fer III hydraté), se produit dans des environnements à forte oxygénation et humidité, étant la forme la plus courante, se formant uniformément.
Rouille jaune : riche en FeO(OH)H2O (ou Fe(OH)3), se produit dans des environnements très humides, généralement dans des métaux contenant de grandes quantités d'eau stagnante, comme près des éviers et des baignoires.
rouille noire : riche en Fe3O4, se produit dans des environnements à faible concentration en oxygène et à humidité modérée. Il apparaît sous forme de points noirs, ne se produit pas rapidement et est donc facile à combattre.
rouille brune : riche en Fe2O3, se produit dans des environnements à forte concentration d'oxygène et à faible humidité (même sans). Pour cette raison, il s'agit d'un type de rouille beaucoup plus sec, qui ne se produit pas de manière uniforme, mais à des points spécifiques de la surface.
Voir aussi: Quels sont les types de corrosion ?
Composition chimique de la rouille
Communément, on dit que la rouille est composée d'oxyde de fer III hydraté (Fe2O3∙H2O), mais on peut comprendre que d'autres espèces de fer sont présentes dans sa composition. comme le fer c'est un métal peu stable au contact de l'oxygène de l'air, il est normal que des parties de ce métal forment une fine couche de Fe3O4 (magnétite) à sa surface. Le contact constant avec l'oxygène de l'air et l'humidité donne naissance à d'autres espèces oxydées, telles que FeOOH, sous les formes cristallines α-FeOOH (goethite) et γ-FeOOH (lépidocrocite). Ces espèces se superposent en couches le long de la rouille.
conséquences de la rouille
Le processus de formation de la rouille se situe dans le domaine de la corrosion., un problème de grande incidence sur les économies des pays industrialisés et développés.
On estime qu'environ 30 % de la production mondiale de fer et d'acier est perdue à cause de la corrosion., un coût qui peut correspondre à 1 à 5% du PIB des pays. En 2019, par exemple, le Brésil a dépensé environ 290 milliards de BRL (environ 4 % de son PIB) pour l'entretien de la corrosion.
Les coûts d'entretien des structures sont nécessaires, car le remplacement peut être plus coûteux et, de plus, la rouille cause de graves dommages à la sécurité structurelle. En s'oxydant, le métal perd ses bonnes propriétés mécaniques. Les oxydes formés, en général, sont cassants et peuvent endommager les pièces, les structures et les équipements. Non seulement cela, ils peuvent également contaminer le produit emballé, s'il s'agit, par exemple, d'aliments.
En plus des coûts directs de remplacement et d'entretien des pièces rouillées, la rouille peut également apporter des problèmes indirects. Une structure telle qu'un pont ou un viaduc, qui doit être fermée pour entretien, peut causer des perturbations majeures dans la circulation des personnes, affectant les communautés et la routine de travail. Les machines rouillées peuvent perdre de leur efficacité ou être retirées de la chaîne de production pour l'entretien, diminuant ainsi la productivité.
Comment éviter la rouille ?
Actuellement, il existe déjà des techniques antioxydantes ou anticorrosives qui réduisent drastiquement la formation de rouille sur les pièces métalliques. Parmi eux, nous pouvons souligner certains, tels que protection cathodique et anodique, revêtements anti-corrosion et inhibiteurs de corrosion.
En protection cathodique, le métal d'intérêt est protégé par un métal d'oxydation plus facile (potentiel de réduction plus faible) inséré dans sa structure, ce qui donne naissance à une cellule galvanique. De cette manière, le métal inséré agit comme une anode, s'oxyde, puis protège la structure métallique d'intérêt, qui agit comme une cathode et reste sous sa forme réduite (métallique). L'anode insérée est communément appelée, dans cette technique, « métal sacrificiel », précisément parce qu'elle s'oxyde à la place d'une autre.
L'utilisation de revêtements empêche la structure métallique d'entrer en contact avec le milieu oxydant, créant ainsi une barrière qui va gêner voire empêcher la formation de rouille. Un exemple est les peintures époxydes et le plomb rouge, qui protègent les tuyaux, les garde-corps, les portails, entre autres. Un autre revêtement connu est la galvanisation qui consiste à revêtir la pièce en fer d'un métal moins noble. C'est le cas des vis galvanisées, dont la structure en fer est recouverte de zinc métal.
Les inhibiteurs de corrosion sont des substances chimiques, de nature organique ou inorganique, qui sont ajoutées à l'environnement afin d'empêcher le processus de formation de rouille. L'idée est de générer dans le milieu des produits formant des films protecteurs et faisant barrière au métal, rendant difficile le contact avec le milieu oxydant. Pour en savoir plus sur les moyens de prévenir la rouille, cliquez sur ici.
Quelle est la différence entre la rouille et la corrosion ?
La rouille est en fait la substance formée lors du processus de corrosion du fer et de ses alliages, comme l'acier. La corrosion est plus large, car elle concerne tous les processus de destruction spontanée des métaux et alliages, causées par des interactions chimiques, biochimiques et électrochimiques entre les métaux et les alliages avec l'environnement environnement. Lors de la corrosion, les métaux sont transformés en composés thermodynamiquement plus stables tels que des oxydes, des hydroxydes, des sels ou des carbonates. Par conséquent, nous pouvons dire que la formation de rouille est l'un des processus de corrosion.
Certains auteurs disent que la rouille est une conséquence du processus de corrosion humide ou de corrosion l'électrochimie, car un tel processus a besoin de la présence d'eau pour se produire et il se produit spontanément.
Sources
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Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie
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