Steroid olmayan anti-inflamatuar ilaç (NSAİİ) etken maddelerinin korozyonu önleme özelliklerinin kuantum mekaniksel yöntemlerle ve deneysel olarak incelenmesi
Quantum mechanical and experimental investigations of corrosion inhibition properties of nonsteroidal anti-inflammatory agents (NSAIDs)
Yazar: FİLİZ KAYADİBİ GÜNAY
Danışman: DOÇ. DR. SEDA GÜNEŞDOĞDU SAĞDINÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ketoprofen (KETO), naproksen sodyum (NAP), asetilsalisilik asit (ASA) ve ibuprofen sodyum (IBU) molekülleri, 0,5 M HCl çözeltisi içerisindeki bakır yüzey için korozyon inhibitörü olarak kullanıldı ve bu moleküllerin korozyonu önleme özellikleri deneysel (potansiyodinamik polarizasyon eğrileri) ve kuantum kimyasal yöntemlerle (DFT) araştırıldı. Bu inhibitörler steroid olmayan anti-inflamatuar ilaçlar (NSAİİ) ailesindendir, ayrıca zehirli olmayan ve geridönüşümlü yapılarından dolayı 'çevre dostu' inhibitörler olarak düşünülürler.
Elektrokimyasal ölçümlerden elde edilen potansiyodinamik sonuçlar, tüm inhibitörlerin bakır yüzeydeki korozyon sürecini başlıca katodik olarak engellediklerini göstermektedir. Bazı korozyon parametreleri (korozyon potansiyeli, korozyon akım yoğunluğu, katodik ve anodik Tafel eğimleri) Tafel ekstrapolasyon yönteminden hesaplandı. Bu sonuçlara göre, inhibitörlerin derişimleri arttıkça korozyonu önleme etkileri de artmaktadır. Ayrıca tüm inhibitörler Langmuir adsorpsiyon izotermiyle uyumludur. Bu izoterm eğrileri yardımıyla, adsorpsiyon denge sabitleri ve adsorpsiyon serbest enerjileri hesaplandı. Tüm inhibitörlerin bakır yüzeyle etkileşimin çoğunlukla fiziksel adsorpsiyon içerdiği sonucuna varıldı.
Jaguar 8.0 bilgisayar programı yardımıyla bütün inhibitörler için DFT/6-31G** yöntemi kullanılarak gaz ve sulu ortamlarda, en yüksek dolu ve en düşük boş moleküler orbital enerjileri, enerji aralığı, dipol moment, elektron afinitesi, iyonizasyon potansiyeli, elektronegativite, sertlik, yumuşaklık, Mulliken yükleri ve inhibitörden bakıra geçen elektron kesri gibi bazı kuantum kimyasal parametreler hesaplandı. Moleküllerin elektrofilik ve nükleofilik kısımları Fukui fonksiyonları ile incelendi.
İnhibitörlerin nötr ve tüm olası protonlanmış durumları için hesaplanan kuantum kimyasal parametreler yardımıyla korozyonu önleme etkileri birbirleriyle karşılaştırıldı ve kuantum kimyasal parametreler ile korozyonu önleme mekanizması arasındaki ilişkiler analiz edildi.

Abstract:
In this study, ketoprofen (KETO), naproxen sodium (NAP), acetylsalicylic acid (ASA) and ibuprofen sodium (IBU) are used as corrosion inhibitors for copper surface in 0.5 M HCl solution and corrosion inhibition effects of these molecules are investigated using experimental (potentiodynamic polarization curves) and quantum chemical methods (DFT). These drugs belong to the family of nonsteroidal anti- inflammatory drugs (NSAIDs), which are contemplated as 'environmentally friendly' corrosion inhibitors because of their non-toxic and biodegradable nature.
The potentiodynamic results are obtained from electrochemical measurements, which indicate that all inhibitors mainly inhibit the corrosion process of the copper surface cathodically. Some corrosion parameters (corrosion potential, corrosion current density, cathodic and anodic Tafel slopes) are calculated from the Tafel extrapolation method. According to these results, their abilities as a corrosion inhibitor are enhanced as their concentrations are increased. Moreover, all inhibitors follow Langmuir adsorption isotherm. The adsorption equilibrium constants and the standard free energies of adsorption are calculated through these isotherm curves. It is deduced that the adsorptions of all inhibitors on the copper surface contain mostly physisorption.
Some quantum chemical parameters such as highest occupied and lowest unoccupied molecular orbital energies, the energy difference, dipole moment, electron affinity, ionization potential, the absolute electronegativity, absolute hardness, softness, Mulliken charges and the fraction of electrons transfer from inhibitors to copper have been calculated using DFT/6-31G** method with Jaguar 8.0 computer package in both the gas and aqueous phases for all inhibitors. Electrophilic and nucleophilic sites of molecules have been investigated by Fukui functions.
The corrosion inhibition effects of all the possible protonated and non-protonated (neutral) forms of inhibitors compared with one another through the calculated quantum chemical parameters and the relationships between quantum chemical parameters and corrosion inhibition mechanisms are analysed.