CORROSION INHIBITION EFFECT OF SOME AMINO SUBSTITUTED THIADIAZOLES ON COPPER: QUANTUM CHEMICAL STUDY

Abstract

Copper and copper based alloys are of considerable importance as they form the
backbone of modern industries. Brass has been widely used for shipboard condensers, power plant condensers and petrochemical heat exchangers [1]. Thiadiazoles which are important compounds in many fields were reported earlier as corrosion inhibitors for metals and their alloys [2-8]. Recently, Joseph Raj at al. [9] was experimentally investigated the inhibition efficiencies of three amino thiadiazole derivatives for brass in natural seawater as shown in Figure 1. The relationships between the quantum chemical parameters and corrosion inhibition of those compounds have not been studied yet. 
In this study, corrosion inhibition efficiencies of three amino thiadiazole derivatives namely 2-amino-5-etil-1,3,4-thiadiazole (AETD), 2-amino-5-etiltiyo-1,3,4-thiadiazole (AETTD) and 2-amino-5-ter-butil-1,3,4-thiadiazole (ATBTD) as corrosion inhibitors on brass known as copper alloy in both gas and water phase were investigated by using B3LYP/6-31G(d,p) and B3LYP/6-31++G(d,p) basis sets by DFT method. Quantum chemical parameters such as the highest occupied molecular orbital energy (EHOMO), the lowest unoccupied molecular orbital energy (ELUMO), energy gap (ΔE= ELUMO - EHOMO), sum of the total negative charge (TNC), electronegativity (χ), global hardness (ɳ), softness (ϭ), the fraction of electrons transferred (ΔN) and proton affinity (PA) were calculated. Furthermore, the interaction energies of the investigated amino thiadiazole derivatives with the copper metal were obtained. The effect of substituent types and its positions on the thiadiazole ring were investigated for all structures. As a results, the inhibition efficiency of investigated amino thiadiazole derivatives was observed to increase with increasing the electron donor characteristic of the substituted groups. A good correlation was found between the quantum chemical parameters and experimental inhibition efficiencies of the investigated amino thiadiazole derivatives.

Keywords

• -

BAKIR ÜZERİNDE BAZI AMİNO SÜBSTİTÜE TİYADİYAZOLLERİN KOROZYON ÖNLEME ÖZELLİĞİ: KUANTUM KİMYASAL ÇALISMA

Abstract

Bakır ve bakır esaslı alasımlar, modern endüstrilerin temelini olusturduklarından dolayı, ciddi bir öneme sahiptirler. Pirinç, gemi güvertesi yoğunlastırıcıları, enerji santrali yoğunlastırıcıları ve petrokimyasal ısı değistiricilerinde yaygın bir sekilde kullanılmaktadır [1]. Tiyadiyazoller, pek çok alanda önemli bir bilesik sınıfı olup önceki zamanlarda metaller ve alasımları için korozyon inhibitörleri olarak bildirilmistir [2-8].

Son zamanlarda, Joseph Raj ve arkadasları [9] doğal deniz suyunda üç adet amino tiyadiyazol türevinin pirinç için azaltma etkinliklerini incelemistir. Kuantum kimyasal özellikler ile bu bilesiklerin korozyon azaltma özellikleri arasında henüz bir bağlantı kurulmamıstır.

Bu çalısmada, üç adet amino tiyadiyazol türevinin (2-amino-5-etil-1,3,4-tiyadiyazol, AETD; 2-amino-5-etiltiyo-1,3,4-tiyadiyazol, AETTD ve 2-amino-5-tert-butil-1,3,4-tiyadiyazol, ATBTD) bakır alasımı olarak bilinen pirinçte korozyon inhibitörü olarak kullanılması hem gaz, hem de su fazında B3LYP/6-31G(d,p) ve B3LYP/6-31++G(d,p) baz setleri kullanılarak DFT yöntemi ile çalısılmıstır.

En yüksek dolu moleküler orbital enerjisi (EHOMO), en düsük bos moleküler orbital enerjisi (ELUMO), enerji farkı (ΔE= ELUMO - EHOMO), toplam negatif yükün toplamı (TNC), elektronegatiflik (χ), global sertlik (ɳ), yumusaklık (ϭ), iletilen elektronların kesri (ΔN) ve proton afinitesi (PA) gibi kuantum kimyasal parametreler hesaplanmıstır. Bunun dısında, incelenen amino tiyadiyazol türevlerinin bakır metali ile etkilesim enerjileri elde edilmistir. Bütün yapılar için tiyadiyazol halkası üzerindeki sübstitüent türleri ve konumlarının etkisi de bütün yapılar için incelenmistir. Sonuç olarak, incelenen amino tiyadiyazol türevlerinin
azaltma etkinliği, sübstitüe grupların artan elektron donör karakteristiği ile artmaktadır. Arastırılan amino tiyadiyazol türevlerinin kuantum kimyasal parametreleri ve deneysel azaltma etkinlikleri arasında iyi bir bağlantı kurulmustur.

Keywords

• -

References

1. M. A. Milan, M. M. Snežana and B. P. Marija, Corros. Sci., 2009.
2. J.M. Bastidas and E. Otero, Mater. Corros., 1996.
3. E.M. Azhar, B. Mernari, M. Traisnel, F. Bentiss and M. Legrenee, Corros. Sci., 2001.
4. E.M. Sherif and S.M. Park, Electrochim. Acta, 2006.
5. E.M. Sherif and S.M. Park, Corros. Sci., 2006.
6. S. Varvara, L. Muresan, K. Rahmouni and H. Takenouti, Corros. Sci., 2008.
7. Y. M. Tang, W. Z. Yang, X. S. Yin, Y. Liu, R. Wan and J. T. Wang, Mater. Chem. Phys., 2009.
8. R.B. Rastogi and M.Yadav, Indian. J. Chem. Techn.,2010.

9. X. Joseph Raj and N. Rajendran, Int. J. Electrochem. Sci., 2011.