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Oxydation des métaux dans l’air

Situation de départ

Les carrosseries et les portes en fer rouillent plus dans les zones côtières que dans les zones désertiques et sèches.

- Comment expliquons-nous ce phénomène ?
- Quels sont les facteurs qui favorisent l’attaque du fer dans l’air ?

1) Oxydation du fer dans l’air :

1-1) les facteurs de formation de la rouille :

Expérience 1 :

Introduisons un clou en fer dans chacun des quatre tubes à essais

Expérience 2 :

De la laine de fer humidifiée est introduite dans une éprouvette puis retournée sur une cuve à eau .

Observations :

- Dans l’expérience 1 :

  • Des traces de rouille apparaissent dans les tubes 1 et 2.
  • La quantité de rouille est plus abondante dans le tube 1 que dans le tube 2.
  • Les clous des tubes 3 et 4 ne sont pas rouillés.

- Dans l’expérience 2 :

  • La paille de fer est rouillée.
  • L'eau monte et occupe 1/5 du volume de l'éprouvette à gaz.

Conclusion :

  • La formation de la rouille nécessite la présence de fer de dioxygène et d’eau . Elle est favorisée par la présence du sel.
  • La rouille est un mélange complexe, essentiellement constituée d’oxyde ferrique (oxyde de fer III) de formule Fe2O3.
  • Sa formation se fait selon une réaction chimique lente, et l’équation de cette oxydation s’écrit:

4 Fe + 3 O2→2 Fe2O3

1-2) Protection du fer Contre la rouille :

  • La rouille est une substance poreuse (laisse passer l’eau et l’air) qui ne protège pas le fer. La corrosion se poursuit jusqu'à la disparition totale du fer.
  • La protection du fer contre la corrosion nécessite son isolement de l’eau et de l’air (l’air humide)
  • Les techniques les plus couramment utilisées afin d’empêcher la rouille du fer sont :

    • - La peinture
    - Le revêtement par un couche fine d’une substance métallique, comme le zinc, l’étain, le nickel,...
    - melanger le fer à d’autres substances selon des proportions déterminées.

2) Oxydation d’aluminium dans l’air :

Si on observe deux marmittes d'aluminium : l'une décapée et l'autre exposée à l'air depuis quelques semaines , on constate que celle décapée présente un éclat métallique alors que l'autre est terne .

  • En effet, au contact de l'air, le métal s'est recouvert d'une fine couche blanche d'oxyde d'aluminium appelé alumine.
  • Mais contrairement au fer, l’alumine est une couche qui n’est pas poreuse la corrosion ne progresse pas en profondeur pour détruire le métal : cet oxyde protège le métal .
  • L’équation de cette oxydation s’écrit:

4 Al + 3O2→2 Al2O3

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