Lycée · 15 min

Pourquoi le fer rouille : une pile de corrosion sur un clou

Comparez le fer nu, le fer galvanisé et le fer peint en air humide pour voir l’électrochimie de la rouille.

Objectif

Expliquer la rouille comme une pile électrochimique court-circuitée et en déduire deux stratégies de protection.

Matériel et réactifs

Montage schématique : une barre de fer sous un film d’air humide, avec un commutateur pour surface nue, zinguée ou peinte.

Procédure

Ouvrez le mode fer nu : repérez la zone anodique (Fe oxydé) et la zone cathodique (O₂ réduit).
Suivez les flèches des zones anodique et cathodique jusqu’à la tache de rouille.
Passez au mode zingué : quel métal se corrode maintenant ? Puis au mode peint : qu’est-ce qui est bloqué ?

À observer

Sur le fer nu, $\ce{Fe^{2+}}$ libéré aux points anodiques migre et rencontre les $\ce{OH^-}$ formés aux points cathodiques, pour finir en $\ce{Fe2O3.xH2O}$ brun-orangé.
Avec un revêtement de zinc, c’est le zinc qui se corrode à la place du fer ; sous un film de peinture intact, rien ne se passe car $\ce{O2}$ et l’eau n’atteignent pas le métal.

Explication

La rouille exige $\ce{O2}$ et $\ce{H2O}$ sur la surface du métal. Le film d’eau sert d’électrolyte : aux points anodiques $\ce{Fe -> Fe^{2+} + 2e^-}$ ; aux points cathodiques $\ce{O2 + 2H2O + 4e^- -> 4OH^-}$ . Les ions se combinent puis s’oxydent en oxyde de fer(III) hydraté — la rouille. Le zinc protège le fer par sacrifice car il est plus actif ( $E°_{\ce{Zn^{2+}/Zn}} = -0{,}76$ V contre $-0{,}44$ V pour le fer), tandis que la peinture isole simplement le métal de l’électrolyte.

Chimistes associés

Michael Faraday Walther Nernst

Sujets liés

Électrolyse, corrosion et protection des métaux Fer, cuivre, chrome, zinc et métaux de transition

Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.