passivation fer

8/17/2019 Passivation Fer

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passivation du fer

Frédéric ELIE, avril 2006

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clairement l'auteur et la référence de l'article#

on expérimente ici une propriété de la réaction de l’acide nitrique et du fer : le fer est

attaqué par l’acide nitrique dilué mais ne l’est plus par l’acide nitrique concentré, caril a été passivé. Le fer est de nouveau attaqué lorsqu’il est mis au contact d’un métalcomme le cuivre. Voons cela...

manipulation Plonger un clou ou une vis en fer dans de l’acide nitrique dilué (à 50%): on observe que le clouest attaqué avec dégagement de vapeur nitreuse (oxde d’a!ote et dioxde d’a!ote notamment"reconnaissable à sa couleur brune)# $e clou prend une couleur rouille à cause de la

transformation du fer en ion ferrique e&'# oir poto ci*dessous :

attaque d'un clou par l'acide nitrique dilué

Préparer dans un autre tube à essai une solution d’acide nitrique concentré# +etirer le clou dupremier tube et" apr,s l’avoir bien rincé à l’eau" le plonger dans l’acide concentré# $’attaques’arr-te tr,s rapidement et le clou prend une couleur argentée : c’est une couce d’oxde qui

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s’est formée à sa surface#$orsqu’on replonge le clou dans l’acide nitrique dilué" il n’est plus attaqué# oir poto ci*dessous :

(longé ensuite dans l'acide nitrique concentré le clou n'est pas attaqué et se recouvre d'une couched'o%yde#

(longé de nouveau dans l'acide nitrique dilué, il n'est pas non plus attaqué ) le clou est passivé

.n dit que le fer a été rendu passif par l’acide nitrique concentré#.n peut faire cesser cette passivation" et faire reprendre l’attaque du fer" en mettant celui*ci encontact avec un fil de cuivre (poto suivante) :



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l'attaque du fer reprend lorsqu'on touche le clou avec un fil de cuivre

!ue s’est"il passé #

$e fer est attaqué par l’acide nitrique /.

& dilué et froid en dégageant des vapeurs rutilantes

(oxdes d’a!ote) et avec formation de nitrate ferrique :

&e ' 1/.& → 2. ' &e(.&)2 ' 3/2.

Plus précisément" les réactions sont simultanément réalisées avec l’acide nitrique dilué et froid :

* libération de l’ion nitrate en solution : /.& ' /

2.→ /

&.' ' .

&*

* réduction du fer : e→ e2' ' 2e*

* réaction de l’ion nitrate et du fer en solution : 2.&* ' 1/' ' &e → 2. ' 3/2. '

&e2'

* réduction de l’ion ferreux en ion ferrique : e2' → e&' ' e*

$’ion ferrique e&' intervient dans le nitrate ferrique e(.&)2#

+emarque : le monoxde d’a!ote . se transforme facilement en dioxde d’a!ote .2 (vapeur

rutilante) au contact de l’oxg,ne de l’air#.n notera qu’il n’ a pas dégagement d’drog,ne lors des réactions de l’acide nitrique diluésur les métaux" contrairement à la plupart des acides forts# 4n fait l’acide nitrique agit commeun oxdant fort : il dissout tous les métaux sauf l’or et le platine# ette action est due à l’ion

nitrate .&* et non l’ion /&.'# ’est pour cette raison qu’il a dégagement de . au lieu de

/2#

$orsque le fer est placé dans l’acide nitrique concentré" une couce d’oxde (e&.

3) se forme à

sa surface et emp-ce l’attaque de se produire#



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6e nouveau placé dans l’acide nitrique dilué" le fer reste protégé par la couce d’oxde et nepeut plus -tre attaqué : il a été passivé par l’acide nitrique concentré# $a passivation cesse lorsqu’on met un fil métallique au contact du clou# e contact a pour effetde percer la couce d’oxde et entra7ne la reprise de l’attaque du fer par un pénom,ne de pile(voir référence)# 6ans le cas d’un fil de cuivre toucant le clou" le fer est plus réducteur que lecuivre" il va donc -tre plus facilement oxdé par la solution d’acide nitrique que le cuivre : le feragit comme une anode (c,de des électrons)" la catode étant le cuivre qui reste protégé# .n a :

e→ e2' ' 2e* (potentiel 4 8 *0"33 )

le potentiel électrocimique pour l’oxdation du cuivre u → u2' ' 2e* étant 4’’ 8 0"&3 (doncmoins réducteur" ou plus oxdant)#$a réaction en présence d’acide nitrique concentré devient alors :

1/.& ' &e→ 2. ' 3/

2. ' &e2' ' 9.

&*

et : e2' → e&' ' e*

out autre procédé qui consiste à enlever la couce d’oxde à la surface du fer permet desupprimer la passivation# ;insi" au lieu d’emploer un fil métallique" il suffit de toucer la surfacedu clou avec une tige de verre : ce simple contact mécanique a pour effet d’enlever la couced’oxde au point de contact#

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