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Chimie · Écoles d'ingénieurs — ENSMR (Mines Rabat)

Phénomènes de corrosion et protection des métaux

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

La corrosion est une réaction d'oxydoréduction spontanée où un métal ($M$) est oxydé par un oxydant du milieu (souvent $O_2$ ou $H^+$).

  • Réaction anodique : $M \rightarrow M^{n+} + n e^-$
  • Réaction cathodique : $Ox + n e^- \rightarrow Red$ Le diagramme de Pourbaix (potentiel-pH) permet de prévoir les zones d'immunité, de corrosion et de passivation.

Méthodes à maîtriser

  1. Tracé de la droite de corrosion : Intersection des courbes de polarisation anodique et cathodique.
  2. Calcul de la vitesse de corrosion : Utilisation de la loi de Faraday $m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F}$.
  3. Choix d'une protection : Comparaison des potentiels standards pour la protection sacrificielle.

Exemples corrigés

Exemple : Corrosion du fer en milieu acide. Réactions : $Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$ et $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$. Bilan : $Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre zone de passivation et zone d'immunité (l'immunité est thermodynamique, la passivation est cinétique).
  • Oublier que la densité de courant $j$ est liée à la vitesse de corrosion.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Phénomènes de corrosion et protection des métaux

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La protection cathodique consiste à :

❓ Questions fréquentes

Kifach n3rf wach l-flliz ghadi yta2kl f-chi wasat?
  1. Chof l-diagramme de Pourbaix dial l-flliz f-dak l-pH.
  2. Ila kan l-johd dial l-wasat f-minta9at "corrosion", l-flliz ghadi yta2kl.
  3. Ila kan f-minta9at "immunité", l-flliz stable.

💡 À retenir : L'immunité signifie que le métal ne peut pas s'oxyder thermodynamiquement.

C'est quoi la différence entre protection cathodique et anodique ?
  1. Cathodique : On impose un potentiel négatif au métal pour le rendre cathode (il ne s'oxyde plus).
  2. Anodique : On impose un potentiel pour maintenir le métal dans sa zone de passivation (formation d'une couche protectrice).

💡 À retenir : La protection cathodique est la plus utilisée pour les pipelines enterrés.

Chno hiya l-fayda dial diagramme de Pourbaix ?
  1. Il permet de déterminer les domaines de stabilité thermodynamique du métal.
  2. Il indique si le métal est protégé par une couche d'oxyde (passivation).
  3. Il aide à choisir le pH et le potentiel pour éviter la corrosion.

💡 À retenir : C'est un outil de prévision basé sur l'équilibre thermodynamique.

Comment calculer la perte de masse d'une pièce métallique ?
  1. Utiliser la loi de Faraday : $m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F}$.
  2. $M$ est la masse molaire, $I$ le courant de corrosion, $t$ le temps, $n$ le nombre d'électrons échangés, $F$ la constante de Faraday.

💡 À retenir : La perte de masse est directement proportionnelle à la charge électrique totale échangée.

Kifach n7seb l-johd dial l-corrosion E{corr} ?
  1. Tracer les courbes de polarisation $E = f(\log |j|)$ pour l'anode et la cathode.
  2. Le point d'intersection des deux courbes donne $E_{corr}$ et $\log |j_{corr}|$.

💡 À retenir : À $E_{corr}$, le courant d'oxydation est égal au courant de réduction.

Qu'est-ce qu'un inhibiteur de corrosion ?
  1. C'est une substance ajoutée en faible quantité au milieu corrosif.
  2. Il ralentit la réaction anodique ou cathodique en s'adsorbant sur la surface du métal.

💡 À retenir : Les inhibiteurs modifient la cinétique, pas la thermodynamique.

Le fer peut-il se corroder en milieu basique ?
  1. Oui, mais la vitesse est souvent très faible.
  2. En milieu basique, il se forme souvent $Fe(OH)_2$ ou $Fe_2O_3$ qui peuvent passiver le fer.

💡 À retenir : Le pH élevé favorise souvent la passivation des métaux ferreux.

Pourquoi le zinc protège-t-il le fer ?
  1. Le zinc a un potentiel standard plus bas (plus réducteur) que le fer.
  2. Il s'oxyde à la place du fer (anode sacrificielle).

💡 À retenir : C'est le principe de la galvanisation.

Quelle est l'influence de l'oxygène sur la corrosion ?
  1. L'oxygène est un oxydant puissant.
  2. Sa présence augmente la vitesse de la réaction cathodique ($O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$).

💡 À retenir : Plus il y a d'oxygène, plus la corrosion est rapide (aération différentielle).

C'est quoi la corrosion par piqûres ?
  1. C'est une corrosion localisée très rapide.
  2. Elle se produit souvent en présence d'ions chlorure ($Cl^-$) qui détruisent la couche passive.

💡 À retenir : C'est la forme de corrosion la plus dangereuse car invisible.

Comment interpréter une courbe de polarisation ?
  1. L'axe des ordonnées représente le potentiel $E$.
  2. L'axe des abscisses représente le logarithme de la densité de courant $\log |j|$.

💡 À retenir : La pente de Tafel permet de calculer la vitesse de corrosion.

La température influence-t-elle la corrosion ?
  1. Oui, l'augmentation de la température accélère les réactions chimiques (loi d'Arrhenius).
  2. Elle augmente la diffusion des espèces réactives vers la surface.

💡 À retenir : La corrosion est toujours plus rapide à haute température.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une plaque de fer de surface $S = 100 , \text{cm}^2$ est immergée dans une solution acide. On mesure un courant de corrosion $I_{corr} = 50 , \text{mA}$.

  1. Calculer la densité de courant de corrosion $j_{corr}$ en $\text{A/cm}^2$.
  2. Calculer la perte de masse de la plaque après 24 heures. Données : $M(Fe) = 55,8 , \text{g/mol}$, $F = 96500 , \text{C/mol}$, $n=2$.
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