A ferrugem é um fato da vida na Terra, assim como pelo menos um outro planeta no sistema solar: Marte. O tom avermelhado desse planeta é em grande parte devido à presença de óxido de ferro, ou ferrugem, em sua superfície. A ferrugem é o resultado da combinação de ferro com oxigênio em um processo chamado oxidação, e a presença de ferrugem em Marte sugere que pode ter havido mais oxigênio molecular no planeta no passado, embora o dióxido de carbono, que é o principal componente de Marte. 'atmosfera atual, também pode fornecer oxigênio. Além do oxigênio gasoso, a formação de ferrugem precisa de água porque é um processo de duas etapas. Isso é uma indicação de que a água pode ter sido abundante em Marte há muito tempo.

TL; DR (muito tempo; não leu)

A formação de ferrugem requer ferro, água e oxigênio. Embora seja um processo complexo, a equação química é simplesmente 4Fe + 3O _{2 + 6H 2O → 4Fe (OH) 3.}

O primeiro passo: Oxidação de Ferro Sólido
É sabido que a ferrugem ocorre quando você deixa água em um implemento de metal ou deixa-o exposto ao ar úmido. Isso porque o primeiro passo no processo de oxidação envolve a dissolução do ferro sólido em solução. A fórmula para isto é:

Fe (s) → Fe ^{2+ (aq) + 2e -}

Os elétrons produzidos por esta reação combinam com íons de hidrogênio no água bem como com oxigênio dissolvido para produzir água:

4e ^{- + 4H + (aq) + O _{2 (aq) → 2H 2O (l)}}

Essas duas reações produzem íons de água e ferro (II), mas não de ferrugem. Para que se forme, outra reação tem que ocorrer.

O segundo passo: Formação de óxido de ferro hidratado (ferrugem)

O consumo de íons de hidrogênio que ocorre quando o ferro se dissolve deixa uma preponderância de hidróxido (OH ^{-) íons na água. Os íons ferro (II) reagem com eles para formar ferrugem verde:
2+ (aq) + 2OH - (aq) → Fe (OH) _{2 (s)}}

Esse não é o fim da história. Os íons ferro (II) também se combinam com hidrogênio e oxigênio na água para produzir íons de ferro (III):

4Fe <+> 2+ (aq) + 4H ^{+ (aq) + O < sub> 2 (aq) → 4Fe 3+ (aq) + 2H _{2O (l)}}

Estes íons de ferro são responsáveis ​​pela formação do depósito avermelhado que gradualmente come buracos em corpos de automóveis. e coberturas metálicas em todo o mundo. Eles combinam com os íons de hidróxido extra para formar o hidróxido de ferro (III):
^{3 (aq) + 3OH - (aq) → Fe (OH) ₃}

Este composto desidrata para se tornar Fe _{2O 3.H 2O, que é a fórmula química da ferrugem.}

Escrevendo a Equação Equilibrada

Você está interessado em escrever uma equação equilibrada para todo o processo, você só precisa saber os reagentes iniciais e os produtos da reação. Os reagentes são ferro (Fe), oxigênio (O2) e água (H2O), e o produto é o hidróxido de ferro (III) Fe (OH) 3, então Fe + O _{2 + H 2O → Fe (OH) 3. Em uma equação balanceada, o mesmo número de átomos de oxigênio, hidrogênio e ferro deve aparecer em ambos os lados da equação. Equilibre o número de átomos de hidrogênio multiplicando o número de moléculas de água por 6 e o ​​número de moléculas de hidróxido por 4. Você então tem que multiplicar o número de moléculas O 2 por 3 e o número de íons Fe por 4. O O resultado é:}

4Fe + 3O _{2 + 6H 2O → 4Fe (OH) 3}