Pourquoi la rouille ne protège-t-elle pas le fer comme l'oxyde d'autres métaux ?

Parce que la rouille est friable et s'effrite : au lieu d'adhérer au métal comme un joint étanche, elle part en morceaux et laisse le fer en dessous sans protection. L'aluminium, le cuivre et l'étain ont plus de chance, car chacun forme une couche d'oxyde stable qui protège le métal. Le plus curieux, c'est que le fer commence de la même façon : il est relativement peu affecté par l'eau pure ou l'oxygène sec pris séparément, protégé au départ par sa propre couche d'oxyde bien adhérente, une couche de passivation un peu comme celle de l'aluminium. Mais dès que l'oxygène et l'eau agissent ensemble sur cette couche, elle se transforme en rouille, un composé rougeâtre fait d'oxydes de fer hydratés, et cette rouille est généralement friable et s'effrite, n'offrant aucune vraie protection au fer en dessous. Au lieu de sceller le métal, la rouille qui s'écaille expose simplement du fer frais à l'attaque, et avec suffisamment de temps, toute une masse de fer peut finir par rouiller de part en part.

L'eau s'avère être le véritable catalyseur de tout ce processus. Même des structures en fer ou en acier qui paraissent parfaitement solides ont des fissures et des creux microscopiques où l'eau peut s'infiltrer, et dès que des ions chlorure s'ajoutent au mélange, comme c'est le cas dans l'eau de mer, la corrosion s'accélère encore. La rouille n'est même pas une substance unique et simple : les armatures sous-marines des piliers en béton, privées d'oxygène, peuvent former un composé entièrement différent appelé rouille verte, tandis qu'une forme particulière appelée rouille stable protège réellement le fer, formant un fin revêtement protecteur, tant qu'elle reste à l'abri de l'humidité, même si elle reste moins efficace que la couche d'oxyde qui protège l'aluminium.

Loin d'être purement destructeur, l'oxyde de fer est quelque chose que les humains utilisent depuis la préhistoire. Bien avant que quiconque comprenne la chimie, des gens dans certaines régions d'Asie peignaient déjà les parois des grottes avec un pigment d'oxyde de fer vers 15 000 av. J.-C., sans aucun liant, seul le minéral brut apportant la couleur. Aujourd'hui encore, les oxydes de fer restent des pigments bon marché et durables dans la peinture, les revêtements et le béton coloré, et on les utilise aussi comme minerai de fer, comme catalyseurs, et dans des réactions de thermite. L'oxyde de fer apparaît même à l'intérieur des corps vivants : de nombreux organismes stockent le fer sous forme de ferritine, essentiellement de l'oxyde de fer enveloppé dans une coque protectrice de protéine.