Korozyon inhibitörü olarak kullanılan bazı organik bileşiklerin inhibisyon etkinliklerinin kuantum mekaniksel yöntemlerle incelenmesi
Investigation of the inhibition efficiencies of some organic compounds as corrosion inhibitors with quantum mechanical methods
Yazar: ENDER GÖKHAN GECE
Danışman: PROF. DR. SEMRA BİLGİÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, bazı organik bileşiklerin korozyon inhibisyonu etkinlikleri kuantum mekaniksel yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Molekül geometrileri ve elektronik özellikleri incelenen yapılar; bazı heterohalkalı organik bileşikler, pirol ve türevleri, bazı alkoller ve amino asitlerdir. Bu yapıların korozyon inhibisyonu etkinliği ile ilişkili olan en yüksek dolu molekül orbital enerjisi (EHOMO), en düşük boş molekül orbital enerjisi (ELUMO), enerji farkı (?E = ELUMO - EHOMO), dipol moment (?) ve yük yoğunluğu gibi elektronik ve bağ uzunluğu, bağ açısı, dihedral açılar gibi geometri parametreleri, yarı deneysel (MNDO, AM1 ve PM3) ve ab initio (HF/3-21G) ile yoğunluk fonksiyonu teorisi (DFT) yöntemleri kullanılarak hesaplanmıştır.Hesaplanan bu parametreler ile deneysel olarak belirlenmiş inhibisyon etkinlikleri arasındaki korelasyon incelenmiştir. Hesaplama sonuçlarına göre, iyi korozyon inhibisyon etkinliği gösteren organik bileşiklerin daha yüksek EHOMO değerlerine ve daha düşük ELUMO ile ?E değerlerine sahip olduğu bulunmuştur. Araştırma sonuçları ayrıca, yarı deneysel yöntemlerin uygun büyüklükte baz setine sahip ab initio ya da DFT sonuçları kadar doğru sonuçlar vermediklerini ortaya koymuştur. En doğru sonuçların 6-31G(d,p) veya daha büyük temel setlerini içeren yoğunluk fonksiyonu sulu faz hesaplamalarıyla elde edildiğini göstermiştir.Bu çalışma kapsamında incelenen tüm bileşiklere ait deneysel sonuçlar, kuantum mekaniksel yöntemlerle yapılan hesaplamalar sonucunda doğrulanmış ve inhibisyon mekanizmaları büyük ölçüde aydınlatılmıştır.

Abstract:
In this study, the corrosion inhibition efficiencies of some organic compounds have been investigated by using quantum mechanical methods. The structures studied are; some heterocyclic organic compounds, pyrrole and its derivatives, some alcohols and amino acids. The most relevant electronic parameters to corrosion inhibition efficiency such as the energy of the highest occupied molecular orbital (EHOMO), the energy of the lowest unoccupied molecular orbital (ELUMO), the energy gap (?E = ELUMO - EHOMO), dipole moment (?) and atomic charges, and geometrical parameters such as bond lengths, bond angles and dihedral angles have been calculated by semiempirical (MNDO, AM1 ve PM3) and ab initio (HF/3-21G), and density functional theory (DFT) methods.The correlation between the calculated parameters and experimentally found inhibition efficiencies has been explored. According to the result obtained, it has been found that organic compounds which show good inhibition efficiencies have higher EHOMO and lower ELUMO and ?E values. The results of this study also indicates that the data obtained by semiempirical methods are not realiable considering the data obtained from ab initio and DFT methods employing larger basis sets. It has been proved that the most accurate results have been obtained for density functional methods employing 6-31G(d,p) or larger basis sets in aqueous phase. The experimental results relevant to the all compounds investigated in this study have been supported by calcualtions of quantum mechanical methods and their inhibition efficiencies have been explained to a large extent.