L'ossido di ferro, comunemente noto come ruggine, si forma come il ferro si corrode in un ambiente di ossigeno. Il ferro è particolarmente desideroso di legarsi all'ossigeno, motivo per cui il ferro puro è raro sulla superficie terrestre. La corrosione richiede la presenza di un anodo che cede elettroni, un catodo che accetta elettroni e un elettrolita che facilita il flusso di elettroni tra di loro.
Nella formazione dell'ossido di ferro, il ferro è l'anodo. Come un ferro, il ferro di solito consente il flusso di elettroni attraverso di esso con poca resistenza. Paradossalmente, questo rende anche il ferro un catodo ideale poiché gli elettroni fluiscono da una sezione del metallo a un'altra attraverso l'elettrolita.
L'elettrolita che guida l'ossidazione è solitamente acqua. Una goccia di pioggia raccoglie il carbonio dall'atmosfera mentre cade, trasformandosi quindi in acido carbonico debole. Questo acido a contatto con la superficie dell'anodo elimina gli elettroni dalla superficie del ferro e li trasmette al catodo. L'energia che questo processo conferisce all'elettrolita rompe i legami tra idrogeno e ossigeno nell'acqua.
Gli atomi di ossigeno spostati dal flusso elettrico attraverso l'elettrolito sono assorbiti dall'acqua e si legano all'ossigeno libero. Le molecole di ossido di ferro sono molto più grandi di quelle del ferro puro che l'ha formata, quindi il sottile strato di ossido che si forma sulla superficie del ferro si stacca facilmente. Questo espone una superficie fresca all'acido carbonico e consente al processo di continuare.
