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[[File:Love_by_SillyPuttyEnemies.jpg|thumb|upright=1.2|Vernice che si sfoglia da una superficie arrugginita]]
 
La '''ruggine''' è un composto spontaneo costituito da vari [[Ossido di ferro|ossidi di ferro]] idrati e carbonati basici di Fe(III), di colore bruno-rossiccio.
La ruggine origina un fenomeno di corrosione dei materiali ferrosi, laddove l'[[ossidazione]] del ferro è favorita dalla presenza di [[ossigeno]] e
[[acqua]], che mettono a disposizione l'ossigeno necessario alle reazioni chimiche coinvolte.
La formula chimica della reazione che vede coinvolti Fe e H<sub>2</sub>O è la seguente:
 
3Fe + 4H<sub>2</sub>O -> Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 4H<sub>2</sub>
 
 
== Formazione e composizione ==
=== Corrosione del metallo ===
Il meccanismo di formazione della ruggine coinvolge [[reazione chimica|reazioni chimiche]] con il [[Anidride carbonica|biossido di carbonio]], l'[[umidità]], l'[[ossigeno]] dell'[[aria]] e l'[[Diossido di zolfo|anidride solforosa]] ed il processo avviene tanto più rapidamente quanto più la [[superficie]] è esposta all'[[aria]], e se la [[superficie]] è scabra, oppure se il [[manufatturaProcesso di produzione industriale|manufatto]] è sottoposto a sforzo meccanico.
Varia è la consistenza con cui si presenta la ruggine: pulverulenta, incoerente e friabile o, se di antica data, compatta. I fenomeni di [[corrosione]] che si instaurano sono causa di danni notevoli alle strutture.
Il comportamento del [[ferro]] è, rispetto a questo fenomeno, notevolmente diverso da quello di altri [[Metallo|metalli]], quali l'[[alluminio]], il [[nichel]], il [[cromo]], lo [[Stagno (elemento chimico)|stagno]], che si [[passivazione|passivano]], cioè si ricoprono di uno strato di [[ossido]] protettivo.
Dato che si formano principalmente ossidi di Fe(III), che - a differenza di quelli del Fe(II) - si sfaldano e non aderiscono alla superficie, lo strato di ruggine si sgretola scoprendo la parte sottostante composta da Fe(0), che è esposto continuamente al processo fino a quando non è consumato <ref>{{Cita libro|autore=Holleman, A. F.; |autore2=Wiberg, E. "|titolo=Inorganic Chemistry" |editore=Academic Press: |città=San Diego, |anno=2001. |lingua=en|ISBN =0-12-352651-5}}</ref>.
 
=== Reazioni chimiche e composizione della ruggine ===
La formula chimica della reazione che vede coinvolti Fe e H<sub>2</sub>O è la seguente:
 
3Fe + 4H<sub>2</sub>O -> Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 4H<sub>2</sub>
 
La reazione principale è sostanzialmente una [[ossidoriduzione|redox]] dove l'ossigeno si riduce ed il ferro si ossida:
 
:O<sub>2</sub> + 4 e4e<sup>-</sup> + 2 H2H<sub>2</sub>O → 4 OH4OH<sup>-</sup>
 
A causa della formazione di anioni [[Gruppo ossidrilico|ossidrili]] questo processo è largamente influenzato dalla presenza di acidi o basi (la [[corrosione]] di quasi tutti i metalli è favorita da [[pH]] acidi), oltre che dall'umidità e dall'ossigeno.
Gli elettroni per la riduzione dell'ossigeno sono forniti dal ferro:
:Fe → Fe<sup>2+</sup> + 2 e2e<sup>−</sup> → Fe<sup>3+</sup> + 1 e<sup>−</sup>
 
La complessità delle varie reazioni in gioco poi si esplica con la formazione di numerose reazioni correlate, ad esempio:
:6Fe + 4O<sub>2</sub> → 2Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>
 
Anche la presenza di [[Diossido di zolfo|anidride solforosa]] e [[anidride carbonica]] può avere un ruolo in queste reazioni, ad esempio:
:Fe + 2H<sub>2</sub>O + 2CO<sub>2</sub> {{unicode|⇌}} Fe(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
:2Fe(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> {{unicode|⇌}} 2FeO(OH) + 8CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O
Un modo più raffinato è quello della [[protezione catodica]], utilizzata soprattutto per i [[tubo|tubi]] interrati e per i depositi sotterranei di [[carburante]]: il metodo consiste nel collegare la struttura con un [[metallo]], in particolare [[magnesio]], che si ossida preferenzialmente.
 
Esiste tuttavia la possibilità di fermare l'espansione della ruggine già formata trattando la medesima con un [[convertitore di ruggine]] [[Chimica|chimico]] il quale, reagendo con il [[supporto]] ferroso, forma un [[Film (disambiguamateriale)|film]] protettivo di [[colore]] nero il quale impedisce ulteriori formazioni di ruggine.
 
Esistono anche in [[commercio]] [[Vernice|vernici]] colorate contenenti [[convertitori di ruggine]] da stendere a [[pennello]] o in [[bomboletta spray]] le quali permettono di eseguire una verniciatura ed una protezione del [[metallo]] arrugginito in una sola passata, permettendo quindi di risparmiare [[tempo]].