תוֹכֶן
מסמר, כשהוא חשוף לאלמנטים לאורך כל פרק זמן ממושך, עובר כמה שינויים מוכרים. הברק הכסוף של מסמר חדש מפנה את מקומו לכתמים חומים אדמדמים, אשר מתפשטים לכסות את הציפורן כולה. המתאר החריף מתרכך, מכוסה בקנה מידה גס ונאכל בבורות קטנטנים. בסופו של דבר החלודה מגיעה לליבה, עד שתוכל לשבור את הציפורן בין האצבעות. לבסוף, הציפורן מתפוררת לגמרי, ומשאירה רק כתם אבקתי. הגורם לכל זה הוא תגובה כימית בין הברזל בציפורן לחמצן המומס במים שהוא נתקל בהם.
תגובה כימית
היווצרות חלודה תלויה בשתי תגובות כימיות. הראשון ידוע כפירוק אנודי, המתרחש כאשר הברזל שבציפורן נחשף למים. המים מגיבים עם הברזל על ידי גניבת שני אלקטרונים מהברזל, ומשאירים אותם טעונים בחיוב. כל חמצן המומס במים מתקשר לאחר מכן עם הברזל הטעון חיובי בתגובה כימית שנייה, ומתלווה אליו ליצירת תחמוצת ברזליות. תחמוצת ברזליות היא החומר האדמדם המכונה בדרך כלל חלודה.
גורם לחלודה
מכיוון שאחת התגובות הכימיות הגורמות לחלודה דורשת נוכחות של מים והתגובה השנייה דורשת חמצן, חלודה יכולה להיווצר רק כאשר גם מים וגם חמצן יכולים להגיע למולקולות הברזל שבציפורן. לרוע המזל, מים וחמצן זמינים בקלות באטמוספירה, כך שגם מסמרים לא מוגנים בסביבה מדברית ייכנעו לחלודה, אם כי ברזל שנחשף ללחות גבוהה או מי ים יחליד הרבה יותר מהר. פלדה מחלידה כמו גם ברזל מכיוון שהיא סגסוגת המורכבת בעיקר מברזל.
קנה מידה
קנה המידה הוא תחמוצת הברזל שנשארה מחוברת לציפורן. מכיוון שתחמוצת הברזל היא מולקולה בתפזורת גדולה יותר מברזל המקורי, היא תופסת מקום רב יותר, מה שמעוות את צורת הציפורן בזמן שהיא מחלידה. זה גם אומר שהעובדה שכאשר חבית שלמה של ציפורניים מחלידה, הם מתמזגים זה לזה למסה מגובשת. תחמוצת הברזל ממסמר אחד מתחברת לתחמוצת הברזל של שכניה, מרותכת אותם זה בזה. קנה המידה הוא מה שגורם לצירים חלודים להידבק ולחריק ולשרשראות חלודות לחרוק.
קורוזיה
קורוזיה היא ההיבט ההרסני ביותר של חלודה. מכיוון שתחמוצת הברזל פחות עמידה מהברזל המקורי, היא נוגעת בקלות ומתקלפת. גרוע מזה, בניגוד לתחמוצות הנחושת, תחמוצת הברזל אינה מספקת שום סוג של פטינה מגנה. מסמר חלוד יכול להחליד עד הליבה מבלי שהציפוי החיצוני של חלודה יספק הגנה כלשהי. כאשר יותר מדי מהברזל המקורי הומר לתחמוצת ברזליות שברירית, הוא יאבד שלמות מבנית ויתפור לאבק. בהינתן מספיק זמן, מים וחמצן, אפילו נתחים גדולים של מכונות ברזל ממש לא יחלידו.