O óxido de ferro, comumente conhecido como ferrugem, se forma à medida que o ferro é corroído em um ambiente com oxigênio. O ferro está especialmente ansioso para se ligar ao oxigênio, razão pela qual o ferro puro é raro na superfície da Terra. A corrosão requer a presença de um ânodo que libera elétrons, um cátodo que aceita elétrons e um eletrólito que facilita o fluxo de elétrons entre eles.
Na formação do óxido de ferro, o ferro é o ânodo. Como um metal, o ferro geralmente permite o fluxo de elétrons através dele com pouca resistência. Paradoxalmente, isso também torna o ferro um cátodo ideal, pois os elétrons fluem de uma seção do metal para outra através do eletrólito.
O eletrólito que impulsiona a oxidação geralmente é água. Uma gota de chuva pega carbono da atmosfera à medida que cai, transformando-se em ácido carbônico fraco. Este ácido em contato com a superfície do ânodo retira elétrons da superfície do ferro e os transmite para o cátodo. A energia que esse processo transmite ao eletrólito quebra as ligações entre o hidrogênio e o oxigênio na água.
Os átomos de oxigênio deslocados pelo fluxo elétrico através do eletrólito são absorvidos pela água e se ligam ao oxigênio livre. As moléculas de óxido de ferro são muito maiores do que as do ferro puro que o formou, de modo que a fina camada de óxido que se forma na superfície do ferro se desprende facilmente. Isso expõe uma nova superfície ao ácido carbônico e permite que o processo continue.
