بررسي تجربي و نظري بازدارندگي يك كمپلكس شيف باز-كبالت در
محيط اسيد كلريدريك بر روي فولاد نرم

بهروز جعفري1، مجتبي نصر اصفهاني*2، علي اشرفي3
كارشناس ارشد، دانشكده مهندسي مواد، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد نجف آباد، اصفهان، ايران
استاديار، دانشكده مهندسي مواد، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد نجف آباد، اصفهان، ايران
استاديار، گروه مهندسي مواد، دانشگاه شهيد چمران اهواز، اهواز، ايران
*m-nasresfahani@iaun.ac.ir
(تاريخ دريافت: 10/08/91، تاريخ پذيرش: 17/11/91)

چكيده
ا يـن مقال ه ب ه بررس ي تجرب ي و نظ ري بازدارن دگي كم پلكس شـ يف ب از- كبال ت بن ام ب يس [N-(2 و 2 آمين و اتي ل آمين و) اتان ل 2- هيدروكسي 5- متوكسي بنزالدهيد] كبالت (III) كلريد (CS) بر روي خوردگي فولاد نرم در محيط اسيد كلريدريك 5/0 مـولارمي پردازد. از روش پلاريزاسيون براي ارزيابي بازده بازدارندگي خوردگي استفاده شد. نتايج تجربي نشان داد كه CS يـك بازدارنـدهخوب براي خوردگي فولاد نرم در اسيد كلريدريك 5/0 مولار بوده و يك حداكثر بازده بازدارندگي 84 % را در غلظـت ppm 400 نشان مي دهد. از طيف سنجي تبديل فوريه زير قرمز (FTIR ) به منظور بررسي نوع جذب بازدارنده و تاثير هـم نيروزايـي يـون هـا بـرروي فولاد استفاده شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني اثر شاخص بازدارندگي بازدارنـده را نشـان داد. محاسـبات كوانتـومي نرمـي بيشتر CS را نسبت به ليگاند متناظر نشان مي دهد كه نتيجه آن اثر بازدارندگي بيشتر كمپلكس نسبت به ليگاند متناظر به تنهايي است.

واژه هايكليدي:
فولاد نرم، خوردگي، بازدارنده، كمپلكس فلزي، محاسبات شيمي كوانتومي، اسيد كلريدريك

1- مقدمه
يكي از بهترين روش هاي شناخته شده براي حفاظت از خوردگي فلزات استفاده از بازدارنده ها مي باشد. بازدارنده ها مـواد شـيميايي مي باشد كه با سطح فلز يا محيطي كه سـطح در معـرض آن قـرار دارد برهمكنش نشان مـي دهـد . بازدارنـده هـا از طر يـق دو فراينـد جذب فيزيكي و جذب شيميايي به سطح فلز متصل مي شود، كـهدر نهايت م يـزان مشخصـي حما يـت از سـطح بـه عمـل مـي آورد [1-4]. فرآيند جذب فقط به طبيعت و بار فلز بستگي ندارد، بلكه به ساختار شيميايي بازدارنده نيز بستگي دارد. بازدارنده ها اغلب با ج ذب ب ر س طح فل ز و تش كيل ف يلم، از فل ز در براب ر حم لات گروه هاي خورنده محافظت مـ يكنـد . مـوثرترين بازدارنـده هـاي آلي حاوي هتـرو اتـم هـايي ماننـد اكسـيژن، نيتـروژن، گـوگرد وپيوندهاي چندگانه در ملكول هايشان هسـتند كـه از طر يـق آنهـاروي سطح فلز جذب مي شوند. مشـاهده شـده اسـت كـه جـذباساساً به خواص فيزيك ي شيميايي معين گروه هاي بازدارنده ماننـدگ روه ه اي ع املي، دانس يته الكترون ي در ات م دهن ده، مشخص ه اوربيتال π و ساختار الكتروني ملكول وابسته است [5].
ب راي انتخ اب ص حيح بازدارن دهه ا، تكني كه اي ش يميايي و الكتروشيميايي همراه با تكن يكهاي آناليز سـطح مـ يتوانـد بـراي مشخصه يابي بازدارنده ها استفاده شود، هرچند نياز بـه يـك روش سيس تماتيك ب راي مشخص هي ابي ب رهمكنش ب ين ملك وله اي بازدارنده آلـي و سـطوح فلـزي بـه منظـور يـافتن بازدارنـده هـاي خ وردگي جدي د و م وثر وج ود دارد. گون هه اي مختلف ي از تركيبات آلي از جمله شيف بازها به عنـوان بازدارنـده بـه منظـورجلوگيري از خوردگي فولاد ساده كربني در محيط هـاي اسـيدي گزارش شده اسـت. شـيف بازهـا بـه دل يـل جـرم مولكـولي بـالا،حض ورگروه ه ايي ب ا پيون د دوگان ه ك ربن و نيت روژن (C=N)، وجود پيوندهاي π و جفـت الكتـرون هـاي آزاد بـر رو ي اتـمN ، بازده بازدارندگي خوبي در محيط هاي اسيدي دارد [6-7]. علاوه بر شيف بازها رفتار ضد خـوردگي كمـپلكس هـاي فلـزي شـيف بازها نيز بطـور محـدود مـورد تحق يـق قـرار گرفتـه اسـت [8-9].
عبدالقادر و همكارانش به بررسي خواص بازدارندگي يـك نـوعشيف بـاز سـالپري و كمـپلكس آن بـا فلـز كبالـت در خـوردگي فولاد نـرم در محـيط اسـيد سـولفوريك پرداختـه ا نـد [8]. آنهـادريافتند كه مولكـول حجـيم كمـپلكس مـي توانـد بـيش از يـك موقعيت فعال را بر روي سطح فلز بپوشاند، در نتيجه بازدارنـدگي كمپلكس از بازدارندگي ليگاند سالپر به تنهايي بيشتر بود.
محاسبات كوانتومي به طور گسـترده بـراي مطالعـه مكـانيزم هـاي واكنش ها و تفسير نتايج آزمايشگاهي و هـم چنـين حـل ابهامـاتشيمي بكار مي رود. در اين روش مفيد بـه بررسـي مكانيسـم هـاي واكنش در مولكول و پارامترهاي الكترونيكي پرداختـه مـي شـود كه با استفاده از محاسبات نظري و با روش هاي كامپيوتري شيمي كوانتوم انجام مي گيرد. ارزيابي مطالعات خـوردگ ي نظـري نشـانمي دهد كه شيمي كوانتومي ابزار توانمندي براي مطالعه بنيادين و در سطح مولكـول ي فراينـدهاي وابسـته بـه ممانعـت از خـوردگي است. نقش شيمي كوانتومي در مطالعـات ممانعـت از خـوردگي در آين ده رو ب ه اف زايش خواه د ب ود و ب ه س مت بررس ي ه اي سازوكار پيچيده شيميايي اين فراينـد در سـطح مولكـولي، سـوقپيدا خواهد كرد [10]. براي بررسي ممانعت از خـوردگ ي فلـزاتدر برابر محلول آبي با تركيبات آلي، طراحي يك ليگاند مناسب كه جـذب سـطح شـده و بـا درگ يـر شـدن بـا گـروه هـاي عـاملي تركيبات حمله كننده، سطح فلزي مـورد نظـر را از آسـيب حفـظكند، ضروري است. بنابراين، كيفيت جذب سطحي مولكول آلي مورد نظر با سطح و ميزان پايداري تركيب مورد نظر در حضور و غياب عوامل محيطي اهميت دارد و بر ميزان موفقيت ممانعـت ازخوردگي تأثيرگذار است. هندسه مولكـول بازدارنـده در حالـتپايه آن و ماهيت اوربيتال هاي مولكولي آن ، پـايين تـرين اورب يتـال مولكولي اشغال نشـده (LUMO) و بـالاترين اورب يتـال مولكـولي اشغال شـده (HOMO) در خـواص فعال يـت بازدارنـده هـا درگ يـر م ي باش د. خ واص بازدارن دگي ي ك تركي ب اغل ب ب ا ان رژي LUMO ،HOMO و اخــــتلاف HOMO-LUMO در ارتبــــاط است. بهرحال اساساً بهتر است كه رابطه خـواص بازدارنـدگي بـاان رژي يونيزاس يون (IP)، الكترونخ واهي (EA) و ش كاف ن وار ملكولي (ΔEMBG) مشخص شود. بنـابراين محاسـبه ا يـن خـواصبطور نظري سودمند است.
هــدف از ايــن تحقيــق بررســي مشخصــات جــذب و خــواصبازدارندگي يك كمپلكس فلـز ي بـر پا يـه فلـز كبالـت و لي گانـد ش يف ب از [-N(2 و 2 آمين و اتي ل آمين و) اتان ل 2- هيدروكس ي 5- متوكسي بنزالدهيد] بر روي فولاد كم كربن در محـيط اسـيد كلريدريك با استفاده از آزمون هاي كاهش وزن، پلاريزاسيون و محاس بات مكانيـك ك وانتم م ي باش د. س اختار ش يميايي اي ن كمپلكس در شكل شماره (1) آمده است. ا يـن كمـپلكس دارا ي هترو اتم هاي ز يـادي بـوده و دارا ي دو گـروه ه ي دروكسـيل آزاد مي باشد كه مي تواند با سطح فلـز بـرهمكنش نشـان دهـد، ضـمناينكه بر روي حلقه بنزن آن در موقعيت پارا گروه دهنده الكترون متوكسي قرار دارد و امكان ارتقاء خواص بازدارنـدگ ي از طر يـق گروه هاي دهنـده متوكسـي وجـود دارد . عـلاوه بـر ا يـن، CS بـه2- مواد و روش تحقيق
2-1- سنتز بازدارنده
اندازه كافي حجيم مـي باشـد تـا سـطح بزرگـي از فلـز را مسـدودحاضر سنتز شد.
نمايد. با توجه به اين جنبـه هـاي مطلـوب ا يـن مـاده بـراي تحق يـق

شكل (1): شكل فضائي كمپلكس شيف بيس كبالت كلريد

جدول (1): ساختار شيميائي و نام ها
ساختار شيميائي نام

بيس [N-(2 و 2 آمينو اتيل آمينو) اتانل 2- هيدروكسي 5- متوكسيبنزالدهيد] كبالت (III) كلريد

[Co(C12H18N2O3)2]Cl

-693401523318

)
2

و
2

آمي
نو

اتي
ل

آمي
نو
(

اتانل
2

هي
دروكسي

5

متوكسي

بنزالدهي
د

OH
N
N
H
OH
MeO

)

2

و

2

آمي

نو

اتي

ل

آمي

نو

(



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید