Aluminyum için korozyon inhibitorü olarak kullanılan bazı proton pump inhibitörlerinni kuantum kimyasal olarak incelenmesi

Abstract

Alüminyum ve alaşımları, düşük maliyetlerinin yanı sıra gösterdikleri yüksek termal iletkenlik ve elektriksel iletkenlik ve hafiflik gibi önemli özellikler sayesinde endüstriyel teknolojinin temelini oluşturan malzemelerin başında gelmektedir. Bu önemli malzeme ayrıca yüzeyinde oluşan sıkıca tutunmuş halde bulunan görünmez bir koruyucu oksit film tabakasının oluşmasından dolayı korozyon direncine sahiptir. Alüminyum metalinin HCl çözeltisi içerisinde korozyonunu azaltan ya da önleyen bu tür tabakalar belirli ortam koşullarında kararlı bir biçimde kalabilmesine karşın endüstriyel çalışma ortamlarında daha ekstrem koşullarda kullanılabilmesi için çeşitli inhibitörlerin kullanılması tercih edilmektedir. Ancak bu geleneksel inhitörlerin çevreye verdikleri zararlar düşünüldüğünde yeni yeşil inhibitörlerin geliştirilmesi önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Özellikle ilaçlar içerdikleri azot, oksijen, fosfor ve kükürt atomlarının fazla olması nedeniyle bu bağlamda ilgi çekici bir aday olarak düşünülmektedir. PPI grubu olarak adlandırılan ve anti-ülser ilacı olarak kullanılmakta olan prazol bileşiklerinin çok iyi korozyon inhibisyonu özelliği sergilediği deneysel olarak ortaya konmakla beraber bu inhibisyon mekanizması hakkında bir açıklama getirilmemiştir. Bu çalışmada, bu mekanizmayı açıklamak için kuantum kimyasal hesaplama yöntemi kullanılmış ve hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak B3LYP/6-311G++(d,p) baz seti seviyesinde gerçekleştirilerek molekül yapısı ve inhibisyon etkinliği arasındaki korelasyon incelenmiştir. En yüksek dolu moleküler orbital enerjisi (EHOMO), en düşük boş moleküler orbital enerjisi (ELUMO), enerji boşluğu (ΔE), dipol momenti (µ), elektronegativite (χ) ve sertlik (η) gibi kuantum kimyasal parametreler hesaplanmış ve teorik datalar ile deneysel sonuçlar arasında iyi bir korelasyon olduğu bulunmuştur.

Aluminum and its alloys one of the essential materials for industrial technology due to theirs low cost as well as excellent properties such as high thermal and electrical conductivity and lightnes. This critical material also exhibits good corrosion resistance property under favour of forming ability of a tightly adhered, invisible protective oxide layer. This kind of layers that prevents or decelerates corrosion of aluminum in HCl solution are stable in certain medium conditions, however, they have to be used with inhibitors in extreme conditions of industrial applications. On the other hand, in regard to these traditional inhibitors normally includes environmentally hazardous substances, development of novel green inhibitor class becomes an important research subject. Especially, the drugs that contain surplus nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur atoms considered as interesting candidate as green inhibitor. According to experimental results, prazol compounds that so called PPI's and using as anti-ulcer drugs exhibit excellent corrosion inhibition for aluminum in HCl solution, however there is no any explanation for inhibition mechanism. In this work, quantum chemical calculation approach was deployed and the density functional theory at te B3LYP/6-311G++(d,p) basis set level calculations were performed on prazole derivatives used as corrosion inhibitors for the purpose of investigate the corelation between theirs molecular structure and the corresponding inhibition efficieny. Quantum chemical parameters such as the highest occupied molecular orbital energy (EHOMO), the lowest unoccupied molecular orbital energy (ELUMO), energy gap (ΔE), dipole moment (µ), electronegativity (χ) and hardness (η) were calculated and a good correlation between the theoretical datas and the experimental results was found.