1. But de l’expérience
- savoir mesurer une vitesse de réaction.
- pour savoir ce qui affecte la vitesse de réaction.
- pour savoir comment prévenir la rouille
2. Chimie du fer rouillé.
La rouille est un terme général désignant les oxydes de fer formés par la réaction du fer avec l’oxygène. Plusieurs formes de rouille se distinguent visuellement et se forment dans différentes circonstances. La composition chimique de la rouille est généralement de l’oxyde de fer (III) hydraté (Fe2O3).nH2O), et dans des conditions humides peut inclure l’oxyde-hydroxyde de fer (III) (FeO(OH)). La rouille est le terme commun pour la corrosion du fer et de ses alliages, tels que l’acier. Bien que l’oxydation d’autres métaux soit équivalente, ces oxydes ne sont pas communément appelés rouille.
Le fer pur et solide s’oxyde dans l’eau :
Fe(s) – > Fe2+ (aq) + 2e –
Ces électrons réagiront rapidement avec les ions hydrogène dissociés (sous forme H3O + (aq)) et l’oxygène dissous dans l’eau (O2 (aq)):
4e- (aq) + 4H3O + (aq) + O2 (aq) – > 6H2O (l)
Par conséquent, comme le montre l’équation ci-dessus, plus l’eau est acide, plus le taux de corrosion sera élevé (puisque la concentration en H3O + (aq) sera plus grande.) À des pH extrêmement bas, les ions hydrogène vont réagir avec les électrons produisant du gaz hydrogène à la place:
2H +(aq) + 2e-(aq) – > H2(g)
Ainsi, comme le montrent les équations ci-dessus, le pH de la solution (qu’il s’agisse d’eau pure ou d’eau contenant des électrolytes) augmente. Cela conduit à la formation d’ions OH- (dans les cas où la masse d’eau est significativement grande, le pH n’augmente pas aussi fortement, mais cela n’a aucune conséquence car les ions OH- sont toujours présents, même dans l’eau pure.) Les cations réagissent alors avec les ions OH- ou même H+ et l’oxygène dissous pour former une variété de composés, qui constituent la rouille:
Fe2+(aq) + 2OH- (aq) – > Fe(OH) 2(s)
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2 (aq) – > 4Fe3+(aq) + 2H2O(l)
Fe3+(aq) + 3OH- (aq ) – > Fe(OH) 3 (s)
D’après les équations ci-dessus, on voit que le pH et la quantité d’oxygène dissous peuvent affecter l’issue des réactions. Dans l’eau avec de l’oxygène dissous limité se forme du Fe3O4 (s), qui est un solide noir et communément appelé pierre de terre:
6Fe2 + (aq) + O2 (aq) + 12OH- (aq) – > 2Fe3O4 (s) + 6H2O (l)
La rouille poreuse Fe (OH) 3 peut se désintégrer lentement en une forme cristallisée, qui est la rouille brun-rouge familière:
2Fe (OH) 3 (s) – > Fe2O3 • H2O(s) + 2H2O(l)
3. Prévention de la rouille = > Finitions
| Nom | Photo | Caractéristique |
| Clou commun |  |
Les ongles communs brillants n’ont pas de finition. Ils peuvent causer des stries de rouille s’ils sont utilisés dans le revêtement ou le platelage. La rouille hydratée est perméable à l’air et à l’eau, ce qui permet au métal de continuer à se corroder – à l’intérieur – même après la formation d’une couche superficielle de rouille. Avec une hydratation suffisante, la masse de fer peut éventuellement se convertir entièrement en rouille et se désintégrer. |
| Clou galvanisé |  |
Une façon courante de rendre les ongles résistants à la corrosion est de les enduire de zinc. Les clous trempés à chaud (H.D.) ont été galvanisés en les plongeant dans du zinc fondu. Les clous électrogalvanisés sont plaqués de zinc et ne sont pas aussi résistants à la corrosion que les clous trempés à chaud. Un troisième processus fait apparaître du zinc sur l’ongle. En durcissant la surface de l’ongle, tous ces traitements – mais surtout le trempage à chaud – augmentent le pouvoir de maintien de l’ongle. Ceux-ci reposent sur les oxydes de zinc protégeant la surface une fois rayée plutôt que de s’oxyder en tant qu’anode sacrificielle. Sur cette image, la couleur argentée est le zinc. La rouille du zinc est blanche. |
| Clou enduit de vinyle |  |
Le contrôle de la corrosion peut être effectué à l’aide d’un revêtement pour isoler le métal de l’environnement tel que l’air (oxygène) et l’eau. La peinture, la cire, le vinyle et le ciment sont des substances couramment utilisées pour le revêtement. Le revêtement en vinyle offre également une plus grande puissance de maintien. Sur cette image, la couleur jaune est causée par le revêtement en vinyle. Cependant, l’état du revêtement n’entraînait même pas de rouille inégale. |
4. Vitesse de réaction
La vitesse de réaction est une mesure de la vitesse à laquelle une réaction chimique se produit. Nous exprimons généralement la vitesse de réaction en fonction de la vitesse de production d’un produit ou de la vitesse de consommation d’un réactif. La vitesse de réaction d’une réaction chimique générale, aA + bB → pP + qQ, peut être définie comme:
Pour la rouille, il est difficile d’écrire une équation en raison de la complexité de la réaction. Ainsi, nous pouvons exprimer la réaction comme suit.
Fer + Oygène → Oxydes de fer (rouille)
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
Selon la loi de conservation de la masse, l’augmentation de la masse des ongles et de la rouille est la quantité d’oxygène.
Taux de rouille = /
= /
= /