КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ И МОНТЕ-КАРЛО МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИРОВАНИЯ КОРРОЗИИ 2-МЕРКАПТО-5-ФЕНИЛФУРАНА И БИС(ПИРИДИЛ)ОКСАДИАЗОЛОВ

  • Dyari Mustafa Mamand Рапаринский университет
  • Hiwa Mohammad Qadr Рапаринский университет
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236608.6807
Ключевые слова: ТФП, метод Монте-Карло, оксадиазолы, коррозия, эффективность ингибирования

Аннотация

Теоретические параметры фурана (ингибитор А), 3,5-бис(4-пиридил)-1,2,4-оксидиазола (ингибитор В) и 2,5-бис(2-пиридил)-1,3,4- оксадиазола (ингибитор C) исследовали с использованием теории функционала плотности (DFT) и методов Монте-Карло при базовом наборе 6-311++G(d, p) для протонированных и непротонированных частиц в газовой и водной фазах. Квантово-химические расчеты были проведены для трех гетероциклических соединений, которые использовались в качестве ингибиторов коррозии мягкой стали в кислых средах, чтобы изучить связь между молекулярной структурой ингибитора и эффективностью ингибирования. Энергия и распределение высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО) и низшей незанятой молекулярной орбитали (НСМО), распределение заряда исследуемых ингибиторов, глобальная мягкость (σ) и жесткость (η), обратное донорство энергии (ΔEback-донорство), электрофильность и нуклеофильность, значения абсолютной электроотрицательности (χ), ширина запрещенной зоны (ΔEg), потенциал ионизации, химический потенциал и доля переноса электронов (ΔNmax) от ингибиторов к мягкой стали также были рассчитаны, которые коррелировали с эффективностью ингибирования. Результаты показали, что эффективность ингибирования ингибиторов улучшалась с увеличением энергии ВЗМО и уменьшением энергетической щели граничной молекулярной орбитали. Вкладывая электроны в мягкую сталь, области с атомами N и O, скорее всего, будут связываться с поверхностью. Расчеты DFT и Монте-Карло использовались для ранжирования трех материалов по антикоррозионным свойствам, и экспериментальные и теоретические результаты были очень похожими.

Для цитирования:

Маманд Д.М., Кадр Х.М. Квантово-химическое и Монте-Карло моделирование эффективности ингибирования коррозии 2-меркапто-5-фенилфурана и бис(пиридил)оксадиазолов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8 С. 33-45. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6807.

Литература

Ebenso E.E., Isabirye D.A., Eddy N.O. // Int. J. Molec. Sci. 2010. V. 11. N 6. P. 2473-2498. DOI: 10.3390/ijms11062473.

Qadr H.M. // Atom Indonesia. 2020. V. 46. N 1 // Corro-sion Sci. 2000. 42(1). P. 127-146. DOI: 10.17146/aij.2020.923.

Ju H., Ding L., Sun C., Chen J.-j. // Adv. in mater. sci. and eng. 2015. P. 4875.

El Ashry E.S.H., El Nemr A., Esawy S.A., Ragab S. // Electrochim. Acta. 2006. 51(19). P. 3957-3968. DOI: 10.1016/j.electacta.2005.11.010.

Bouanis M., Tourabi M., Nyassi A., Zarrouk A., Jama C., Bentiss F. // Appl. Surf. Sci. 2016. 389. P. 952-966. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.07.115.

Quraishi M., Sardar R. // Mater. chem. and phys. 2003. 78(2). P. 425-431. DOI: 10.1016/S0254-0584(02)00299-7.

Bentiss F., Traisnel M., Lagrenee M. // Corrosion sci. 2000. 42(1). P. 127-146. DOI: 10.1016/S0010-938X(99)00049-9.

Qadr H.M. // Russ. J. Non-Ferrous Metals. 2021. V. 62. N 5. P. 561-567. DOI: 10.3103/S1067821221050096.

Assad H., Kumar A. // J. Molec. Liq. 2021. V. 344. P. 117755. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.117755.

Solmaz R. // Corrosion Sci. 2010. V. 52. N 10. P. 3321-3330. DOI: 10.1016/j.corsci.2010.06.001.

Saha D., Kienbaum M.J. // Micropor. Mesopor. Mater. 2019. V. 287. P. 29-55. DOI: 10.1016/j.micromeso.2019.05.051.

Gece G. // Corrosion Sci. 2011. V. 53. N 12. P. 3873-3898. DOI: 10.1016/j.corsci.2011.08.006.

Mohammad Q.H., Maghdid H.A. // Radioelektr. Nanosystemy. Inform. Tekhnol. 2020. V. 12. N 4. P. 451-456 (in Russian).

Outirite M., Lagrenée M., Lebrini M., Traisnel M., Jama C., Vezin H. // Electrochim. Acta. 2010. V. 55. N 5. P. 1670-1681. DOI: 10.1016/j.electacta.2009.10.048.

Alamiery A.A. // Mater. Sci. En. Technol. 2021. V. 4. P. 263-273. DOI: 10.1016/j.mset.2021.07.004.

Hiwa M.Q. // Vest. Moscov. Gos. Tekh. Un-ta. Ser. Estesstv. Nauki. 2020. V. 2. N 89. P. 117-125 (in Russian).

Kuznetsov Y.I., Kazansky L. // Russ. Chem. Rev. 2008. V. 77. N 3. P. 219. DOI: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003753.

Mamand D.M., Awla A.H., Anwer T.M.K., Qadr H.M. // Chimica Techno Acta. 2022. V. 9. N 2. P. 20229203. DOI: 10.15826/chimtech.2022.9.2.03.

Verma C., Olasunkanmi L., Ebenso E.E., Quraishi M. // J. Molec. Liq. 2018. V. 251. P. 100-118. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.12.055.

Mamand D.M. Investigation of spectroscopic and optoe-lectronic properties of benzimidazobenzophenanthroline molecule: Fen Bilimleri Enstitüsü. 2020.

Qadr H.M. // Annals of “Dunarea de Jos” University of Galati Fascicle IX, Metallurgy and Materials Science. 2020. V. 43. N 4. P. 13-16. DOI: 10.35219/mms.2020.4.02.

Frisch A. Gaussian 09W Reference. Wallingford, USA. 470 p. 2009.

Meunier M. Introduction to materials studio2012: EDP Sciences.

Ahmed S.K., Ali W.B., Khadom A.A. // Internat. J. Ind. Chem. 2019. V. 10. N 2. P. 159-173. DOI: 10.1007/s40090-019-0181-8.

Shahraki M., Dehdab M., Elmi S. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2016. V. 62. P. 313-321. DOI: 10.1016/j.jtice.2016.02.010.

Erdoğan Ş., Safi Z.S., Kaya S., Işın D.Ö., Guo L., Kaya C. // J. Molec. Struct. 2017. V. 1134. P. 751-761. DOI: 10.1016/j.molstruc.2017.01.037.

Mamand D.M., Rasul H.H., Omer P.K., Qadr H.M. // Condens. Matter Interphases. 2022. V. 24. N 2. P. 227-242. DOI: 10.17308/kcmf.2022.24/9263.

Cammi R., Mennucci B. // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. N 20. P. 9877-9886. DOI: 10.1063/1.478861.

Rodríguez-Valdez L.M., Martínez-Villafañe A., Gloss-man-Mitnik D. // J. Molec. Struct.: THEOCHEM. 2005. V. 713. N 1-3. P. 65-70. DOI: 10.1016/j.theochem.2004.10.036.

Wazzan N.A., Al-Qurashi O.S., Faidallah H.M. // J. Molec. Liq. 2016. V. 223. P. 29-47. DOI: 10.1016/j.molliq. 2016.07.146.

Qadr H.M., Mamand D.M. // J. Bio Tribo-Corrosion. 2021. V. 7. N 4. P. 1-8. DOI: 10.1007/s40735-021-00566-9.

Tarrad S.N., Hussain S.A., Al-Asady F.H. // AIP Conf. Proc. 2020.

Kaya S., Kaya C., Guo L., Kandemirli F., Tüzün B., Uğurlu İ. // J. Molec. Liq. 2016. V. 29. P. 497-504. DOI: 10.1016/j.molliq.2016.03.042.

Mamand D.M., Anwer T.M.K., Qadr H.M. // Oxid. Commun. 2022. V. 45. N 4. P. 600-627.

Sastri V., Perumareddi J. // Corrosion. 1997. V. 53. N 08. 35 p. DOI: 10.5006/1.3290294.

Eddy N.O., Stoyanov S.R., Ebenso E.E. // Int. J. Electrochem. Sci. 2010. V. 5. P. 1127-1150.

Obot I., Kaya S., Kaya C., Tüzün B. // Physica E: Low-Dimens. Syst. Nanostruct. 2016. V. 80. P. 82-90. DOI: 10.1016/j.physe.2016.01.024.

Popova A., Christov M., Deligeorgiev T. // Corrosion. 2003. V. 59. N 09. P. 756–764. DOI: 10.5006/1.3277604.

Mamand D.M., Anwer T.M.K., Qadr H.M. // J. Indian Chem. Soc. 2023. V. 100. N 6. P. 101018. DOI: 10.1016/j.jics.2023.101018.

Obi-Egbedi N., Obot I., El-Khaiary M., Umoren S., Ebenso E. // Int. J. Electrochem. Sci. 2011. V. 6. N 1. P. 5649-5675.

Avery S.V., Tobin J.M. // Appl. Environ. Microbiology. 1993. V. 59. N 9. P. 2851-2856. DOI: 10.1128/aem.59.9.2851-2856.1993.

Singh P., Srivastava V., Quraishi M. // J. Molec. Liq. 2016. V. 216. P. 164-173. DOI: 10.1016/j.molliq.2015.12.086.

Pearson R.G. // Proc. Nat. Acad. Sci. 1986. V. 83. N 22. P. 8440-8441. DOI: 10.1073/pnas.83.22.8440.

Mamand D. // J. Phys. Chem. Funct. Mater. 2019. V. 2. N 2. P. 77-86.

Mamand D.M., Qadr H.M. // Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. N 5. P. 943-953. DOI: 10.1134/S2070205 12105018X.

Ebenso E.E., Arslan T., Kandemirli F., Caner N., Love I. // Int. J. Quant. Chem. 2010. V. 110. N 5. P. 1003-1018. DOI: 10.1002/qua.22249.

Bereket G., Hür E., Öğretir C. // J. Molec. Struct.: THE-OCHEM. 2002. V. 578. N 1-3. P. 79-88. DOI: 10.1016/S0166-1280(01)00684-4.

Abreu-Quijano M., Palomar-Pardavé M., Cuán A., Romero-Romo M., Negrón-Silva G., Álvarez-Bustamante R. // Int. J. Electrochem. Sci. 2011. V. 6. № 9. P. 3729-3742.

Mamand D.M., Anwer T.M., Qadr H.M., Mussa C.H. // Russ. J. Gen. Chem. 2022. V. 92. № 9. P. 1827-1838. DOI: 10.1134/S1070363222090249.

Gómez B., Likhanova N.V., Domínguez-Aguilar M.A., Martínez-Palou R., Vela A., Gazquez J.L. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. N 18. P. 8928-8934. DOI: 10.1021/jp057143y.

Chalasinski G., Szczesniak M.M. // Chem. Rev. 1994. V. 94. N 7. P. 1723-1765. DOI: 10.1021/cr00031a001.

Qadr H.M. // Phys.Particles Nuclei Lett. 2021. V. 18. N 2. P. 185-189. DOI: 10.1134/S1547477121020151.

Pearson R.G. // J. Am. Chem. Soc. 1963. V. 85. N 22. P. 3533-3539. DOI: 10.1021/ja00905a001.

Mamand D.M., Qadr H.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2022. V. 96. N 10. P. 2155-2165. DOI: 10.1134/S0036024422100193.

Frenkel D., Smit B., Ratner M.A. Understanding molecular simulation: from algorithms to applications. San Diego: Acad. Press. 1996.

Опубликован
2023-06-24
Как цитировать
Mamand, D. M., & Qadr, H. M. (2023). КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ И МОНТЕ-КАРЛО МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИРОВАНИЯ КОРРОЗИИ 2-МЕРКАПТО-5-ФЕНИЛФУРАНА И БИС(ПИРИДИЛ)ОКСАДИАЗОЛОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(8), 33-45. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236608.6807
Выпуск
Том 66 № 8 (2023)
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений