La rouille est une réalité sur Terre ainsi que sur au moins une autre planète du système solaire: Mars. La teinte rougeâtre de cette planète est en grande partie due à la présence d'oxyde de fer, ou rouille, à sa surface. La rouille est le résultat de la combinaison du fer et de l'oxygène dans un processus appelé oxydation, et la présence de rouille sur Mars suggère qu'il peut y avoir eu plus d'oxygène moléculaire sur la planète dans le passé, bien que le dioxyde de carbone, qui est le principal composant de l'atmosphère actuelle de Mars, puisse également fournir oxygène. Outre l'oxygène gazeux, la formation de rouille a besoin d'eau car il s'agit d'un processus en deux étapes. C'est une indication que l'eau a pu être abondante sur Mars il y a longtemps.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La formation de rouille nécessite du fer, de l'eau et de l'oxygène. Bien que ce soit un processus complexe, l'équation chimique est simplement 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
La première étape: l'oxydation du fer solide
Il est de notoriété publique que la rouille se produit lorsque vous laissez de l'eau sur un outil en métal ou que vous le laissez exposé à l'air humide. C'est parce que la première étape du processus de rouille implique la dissolution du fer solide en solution. La formule pour cela est :
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-
Les électrons produits par cette réaction se combinent avec les ions hydrogène dans l'eau ainsi qu'avec l'oxygène dissous pour produire de l'eau :
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O(l)
Ces deux réactions produisent de l'eau et des ions fer (II), mais pas de la rouille. Pour que cela se forme, une autre réaction doit se produire.
La deuxième étape: formation d'oxyde de fer hydraté (rouille)
La consommation d'ions hydrogène qui se produit lorsque le fer se dissout laisse une prépondérance d'hydroxyde (OH-) ions dans l'eau. Les ions fer (II) réagissent avec eux pour former de la rouille verte :
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
Ce n'est pas la fin de l'histoire. Les ions fer (II) se combinent également avec l'hydrogène et l'oxygène dans l'eau pour produire des ions fer (III) :
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O(l)
Ces ions de fer sont responsables de la formation du dépôt rougeâtre qui ronge progressivement les trous dans les carrosseries automobiles et les toitures métalliques dans le monde entier. Ils se combinent avec les ions hydroxyde supplémentaires pour former de l'hydroxyde de fer (III):
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Ce composé se déshydrate pour devenir Fe2O3.H2O, qui est la formule chimique de la rouille.
Écrire l'équation équilibrée
Si vous souhaitez écrire une équation équilibrée pour l'ensemble du processus, vous n'avez besoin de connaître que les réactifs initiaux et les produits de la réaction. Les réactifs sont le fer (Fe), l'oxygène (O2) et de l'eau (H2O), et le produit est l'hydroxyde de fer (III) Fe (OH)3, donc Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Dans une équation équilibrée, le même nombre d'atomes d'oxygène, d'hydrogène et de fer doit apparaître des deux côtés de l'équation. Équilibrez le nombre d'atomes d'hydrogène en multipliant le nombre de molécules d'eau par 6 et le nombre de molécules d'hydroxyde par 4. Il faut alors multiplier le nombre de O2 molécules par 3 et le nombre d'ions Fe par 4. Le résultat est:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3