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Physique
Chimie
Chap. 11 : la corrosion
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I.Introduction
Document 1 : La corrosion des métaux
Les métaux, à l’exception des métaux précieux tels que l’or et le platine, que l’on trouve à l’état
naturel, sont toujours extraits de minerais ; Malheureusement les métaux ont donc toujours
tendance à évoluer vers un état stable, qui correspond à leur état d’origine, c’est-à-dire à leur
forme oxydée.
Oxyde de fer ( FeO et Fe2O3)
Carbonate de cuivre (CuCO3)
La corrosion est le phénomène par lequel les métaux
et les alliages subissent de leur environnement une
attaque qui les fait retourner à l'état d'ions
métalliques.
La corrosion est un fléau industriel. On estime en
effet que 20 % de la production mondiale d'acier sont
perdus chaque année sous forme de rouille.
Document 2 : La rouille
Au contact de l’air et en milieu humide, les atomes de fer se
transforment en ion fer II (Fe2+) et ion fer III (Fe3+). Les ions
ferreux se recombinent ensuite pour former d’hydroxydes de fer
et d’oxydes de fer que l’on trouve dans la rouille.
fer II :
Fe2+ (aq) + 2 HO- (aq)
Ion fer II
fer III :

Ion hydroxyde
2 ( Fe3+ (aq) + 3 HO- (aq) )
Ion fer III
Ion hydroxyde
Fe(HO)2 (s)

Hydroxyde de fer II
Déshydraté

2 Fe(HO)3 (s)
FeO (s) + H2O(l)
Oxyde de fer II
Déshydraté

Hydroxyde de fer III
Déshydraté
Fe2O3 (s) + 3 H2O
Oxyde de fer III
Déshydraté
QUESTIONS :
1) Qu’est-ce que la corrosion ?
2) Indiquer sous quelles formes d’ions le fer se corrode ?
3) Quelles sont les formules brutes des molécules contenues dans la rouille ?
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Les phénomènes de corrosion nécessitent du temps, il est donc conseillé de réaliser la préparation
suivante en début de TP. Elle sera interprétée plus loin dans le paragraphe III.
 Préparation des clous dans les boites de pétri:
 Poncer 4 clous neufs pour enlever la fine couche protectrice.
 « Martyriser » un des clous : faires des micros fissures, tordre le clou plusieurs fois. Puis placer le
dans la plus petite boite de pétri.
 Entourer le centre d’un autre clou par un fil de cuivre et placer le dans la grande boite de pétri.
 Entourer enfin les deux deniers clous d’un ruban de magnésium pour l’un et d’un morceau de zinc
pour l’autre. Placer les dans la grande boite de pétri.
 Préparation d’un gel « agar-agar » pour observer les phénomènes de corrosion des clous:
 (utiliser les gants et les lunettes) Verser dans un bécher de 250 ml : - 120 mL d’eau distillée, 4 g de
NaCl (sel), 10 gouttes d’hexacyanoferrate et 12 gouttes de phénolphtaléine.
 (enlever les gants, garder les lunettes) Chauffer ce mélange en agitant avec votre spatule. Couper le
chauffage dès les premières bulles.
 Après avoir coupé le chauffage, ajouter 1 g de poudre d’agar-agar (gel). Agiter fortement jusqu’à la
disparition des grumeaux puis recouvrir les clous dans les 2 boîtes de pétri.
 Faire la suite du Tp pendant le temps de repos.
II.Les facteurs favorisant la corrosion du fer.
4 jours avant cette séance, nous avons préparé 4 tubes à essais contenant des clous
Tube à essai n°1
Contient un clou à moitié immergé dans de l’eau distillée et de l’air.
Tube à essai n°2
Contient un clou immergé totalement dans l’eau distillée et recouvert d’une couche huile
imperméable à l’air. L’eau a été au préalable portée à ébullition pour éliminer toute présence de
dioxygène dissous.
Tube à essai n°3
Contient un clou enfermé dans un air sec. Pour absorber l’humidité de l’air, on a ajouté du chlorure
de calcium au fond du tube.
Tube à essai n°4
Contient un clou à moitié immergé dans de l’eau distillée salée et dans l’air.
QUESTIONS :
1) Représenter un schéma légendé des tubes à essais, et indiquer vos observations sous chacun des
tubes.
2) Quels sont les deux facteurs nécessaires à la corrosion du fer ? Justifier
3) Quel est le facteur accélérant la corrosion du fer ? Justifier
4) Proposer des solutions pour éviter la corrosion du fer.
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III. Comprendre la corrosion
III.1. Mise en évidence de la présence d’ions dans une solution
Pour mettre en évidence la formation des ions métallique (Fe2+, Zn2+ et Mg2+ ) ou des ions hydroxyde
HO- dans une solution nous utilisons 2 réactifs tests nommés : la phénolphtaléine et l’hexacyanoferrate.
Vous disposez de :
- 4 solutions différentes contenant soient des ions fer II Fe2+, des ions zinc Zn2+, des ions magnésium
Mg2+ ou bien des ions hydroxyde HO- .
- 2 réactifs tests : 1 flacon de phénolphtaléine et 1 flacon d’hexacyanoferrate.
- 8 tubes à essais.
 (utiliser les gants et les lunettes) Tester les 2 réactifs tests sur les 4 solutions. Regrouper vos
observations (couleur des précipités formés) dans un tableau :
Noms des lignes : ions Fe2+ ; ions Zn2+ ; ions Mg2+ ; ions HO- ;
Noms des colonnes : Phénolphtaléine ; Hexacyanoferrate ;
III.2. Corrosion d’un clou
1) Représenter un grand schéma en couleur du clou (seul) dans sa boite de pétri. Noter vos observations.
2) Interpréter vos observations en précisant les ions qui sont apparus dans le mélange agar-agar.
3) D’après le document 3 ci-dessous, indiquer les deux ½ équations électroniques mises en jeu. Préciser
pour chacune d’entre elles, le sens de la réaction et s’il s’agit d’une réduction ou d’une oxydation.
4) Par où s’effectue l’échange des électrons libres entre les deux zones où sont formés les ions ? Préciser
le sur votre schéma.
5) Déterminer l’équation bilan de l’oxydoréduction.
6) A l’aide du document 2, indiquer les 2 autres étapes de la réaction pour former l’oxyde de fer FeO sur
le clou.
Document 3 : Couple oxydant/réducteur.
Une réaction d’oxydoréduction est un échange d’électrons entre l’oxydant d’un couple et le
réducteur d’un autre couple. Naturellement l’oxydant le plus fort réagit avec le réducteur le
plus faible (règle du gamma )
Demi-équations d’oxydoréduction relatives à différents couples oxydant/réducteur :
Le plus
oxydant
O2(d) + 2 H20(l)
+ 4e
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=
4
HO-(aq)
Ag+(aq)
+ e-
=
Ag(s)
Cu2+(aq)
+ 2 e-
=
Cu(s)
+ 2 e- =
H2(g)
2 H+(aq)
Le moins
oxydant
-
Fe2+(aq)
+ 2 e-
=
Fe(s)
Zn2+(aq)
+ 2 e-
=
Zn(s)
-
=
Mg(s)
Mg2+(aq)
+2e
Le moins
réducteur
Le plus
réducteur
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IV.Protection par anode sacrificielle
1) Représenter un grand schéma en couleur de la boite de pétri contenant les trois clous. Noter vos
observations.
2) Quel(s) clou(s) se corrode(nt) en ions Fe2+ ? Justifier.
3) Quel(s) clou(s) ne se corrode(nt) pas en ions Fe2+ ? Justifier.
4) Quels sont les métaux qui protègent les clous de la corrosion ? Expliquer pourquoi ?
5) Que signifie la présence des taches blanches sur certains des clous ?
6) A l’aide des documents « Réaction d’oxydoréduction » et «Anode sacrificielle» expliquer pourquoi ces
métaux protègent les clous ?
7) Ecrire alors les ½ équations électronique des métaux fournissant les électrons.
8) A l’aide du document 4 et de vos expériences, expliquer le principe d’une anode sacrificielle.
 Nettoyer et ranger et faire la suite. Vous n’oublierez pas de vous laver les mains !
Document 4 : Anode sacrificielle
Pour protéger le fer de la corrosion on utilise parfois des anodes sacrificielles. Cette technique consiste à
mettre en contact un métal plus réducteur qui fournira les électrons nécessaires évitant ainsi au fer de se
transformer en Fe2+ ou Fe3+. On trouve des anodes sacrificielles dans les ballons d’eau chaude, les
canalisations, les coques des navires…
Anode
sacrificielle
Anode
sacrificielle
Matériel par poste :
2 papiers de verre
2 boite de pétri (une moyenne et une grande)
2 bécher de 100 ml
1 bécher 250 mL
1 éprouvette de 125 ml
1 bec électrique + 1 gant thermique
1 flacon goutte à goutte de Phénolphtaléine
1 flacon goutte à goutte d’hexacyanoferrate (0,1g/mL)
1 Flacon goutte à goutte d’hydroxyde de sodium
1 coupelle plastique
8 tubes à essais sur support double
1 spatule
1 chiffon
1 éponge
1 pissette d’eau distillée
Matériel sur un poste :
1 Poudre agar-agar (gel)
+ 1 bécher inscrit + 2 spatules + 2 balances
1 bécher rempli de sel inscrit avec une spatule
+ 2 spatules + 2 balances
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Matériel sur le bureau :
Boites de gants + Boites de lunette
1 torchon + 1 savon à proximité de l’évier.
1 à 2 sachets de clous neufs
1 lime à fer + 1 pince plate + 1 pince coupante
Du Fil de cuivre + des morceaux de zinc
1 ruban de magnésium
2+
-1
1 L de sulfate de fer contenant des ions fer II (Fe ) à 0,1 mol.L
+ 1 bécher 250 mL inscrit
-
-1
1 L de soude des ions hydroxyde HO à 0,1 mol.L
+ 1 bécher 250 mL inscrit
1 L de sulfate de zinc contenant des ions Zn2+ à 0,1 mol.L-1
+ 1 bécher 250 mL inscrit
1 L de sulfate de magnésium contenant des ions (Mg2+) à 0,1 mol.L-1
+ 1 bécher 250 mL inscrit
Matériel sous la hotte aspirante :
1 Bidon récupération de solutions salines
1 Bidon récupération de solutions basiques
1 Bidon récupération de solutions acides
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