Durch Korrosion von Eisen oder Stahl an der (feuchten) Luft, in Wasser oder in wässrigen Lösungen zusammen mit Sauerstoff entstehen als Korrosionsprodukte Eisenoxide und Eisenhydroxide. Rost setzt sich allgemein zusammen aus xFe(II)O · yFe2 (III) O3 · zH2O (x, y, z positive Verhältniszahlen).
Rost bildet sich bei Raumtemperatur durch Oxidation von Eisen und Stahl in Gegenwart von Sauerstoffatomen direkt in Wasser (Sauerstoffkorrosion) oder über den Umweg von Hydroxiden (OH–) bzw. Eisenhydroxiden (Wasserstoffkorrosion).
Beispiele:
Fe + O → FeO
Fe2+ + 2 OH– → Fe (OH)2
→ FeO + H2O
im Trocknungsvorgang durch Dehydratisierung des Hydroxids zum Oxid.
Eisenhydroxide zeigen eine gelbgrünliche, Eisenoxide eine rötlichbraune Färbung.
Die Oxidationsprodukte, die sich bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff (als Oxidationsmittel) auf der Oberfläche von Eisen bzw. Stahl bilden, heißen Zunder und bestehen aus Eisenoxiden unterschiedlicher Oxidationsstufen.
Rost bildet lockere Gefüge mit geringer mechanischer Festigkeit. Die Oxidation bewirkt zwar eine Massezunahme, wodurch das Material schwerer wird, infolge der mit dem Stoffumwandlungsvorgang verbundenen Volumenzunahme jedoch eine deutliche Reduzierung der Dichte einhergeht (Dichte Eisen = 7,85 kg/dm3, Dichte Rost ca. 5,1 kg/dm3). Bezüglich der Volumenänderung vom metallischen Eisen zum Eisenoxid ist auch die Veränderung des molaren Volumens (molares Oxidvolumen) zu beachten, wobei das molare Volumen des Eisenoxids kleiner ist als das des metallischen Eisens, somit erfolgt scheinbar im Verlauf der Oxidation eine Volumenabnahme. Da z. B. bei Fe2O3 aus 2 mol Fe letztlich 1 mol Fe2O3 entsteht, ist die Abnahme des molaren Volumens einsichtig. Die letztlich erkannte Volumenzunahme des Eisenoxids im Vergleich zum Eisen erklärt sich aber vor allem dadurch, dass das Eisen aus der kristallinen Ordnungsstruktur des Metallgitters herausgelöst und oxidiert worden ist, wobei sich zwangsläufig wesentlich weniger geordnete und raumgreifende Zusammenlagerungsverhältnisse ergeben. Die mit der Oxidation des Eisens zum Eisenoxid (Rost) verbundene Volumenzunahme führt in der Rostschicht zu mechanischen Spannungen und so zum bekannten Phänomen des Auf- bzw. Abplatzens der Rostschicht.