İsotiyosiyanattan sentezlenen biskarbotiyoamid türevlerinin ve tetrazol türevlerinin korozyon  inhibisyon etkisinin deneysel ve kuantum kimyasal olarak incelenmesi
Experimental and quantum chemical investigations of the corrosion inhibition effect of bis carbothioamide derivatives synthesized from isothiocyanate and tetrazole derivatives
Yazar: MAHMUD IBRAHIM A ELUSTA
Danışman: PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ ; DOÇ. DR. EMEL BAYOL
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Korozyon = Corrosion ; Kuantum = Quantum ; İnhibitör = Inhibitor ; İzotiyosiyanat = Isothiocyanate

Özet:
Yumuşak çeliğin 1,0 M HCl ortamındaki korozyonuna N-2-florofenil-hidrazin-1,2-biskarbotiyoamit (2F-PhenHC), N-benzilhidrazin-1,2-biskarbotiyoamit (BenzHC) ve N-siklohekzilhidrazin-1,2-biskarbotiyoamit (ChexHC)'in inhibisyon etkisi, potansiyodinamik polarizasyon tekniği, lineer polarizasyon direnci ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak 298-328 K sıcaklık aralığında deneysel olarak araştırıldı. Ayrıca 2F-PhenHC'nin aynı ortamda korozyon inhibisyon etkisi, ağırlık azalması yöntemiyle 298 K'de 24 saat ve 48 saat bekleme süresi sonunda belirlendi. Sonuçlar, çalışılan üç maddenin de asidik ortamda inhibitör etki sergilediğini ve % inhibisyon etkinliğinin BenzHC > ChexHC > 2F-PhenHC sırasını takip ettiğini gösüterdi. Ayrıca, inhibitörlerin metal yüzeyine Langmuir adsorpsiyon izotermine uygun adsorplandığını tespit edildi. Termodinamik ve kinetik parametreleri hesaplandı. B3LYP/6-311++G(2d,2p) yöntemi kullanılarak bileşiklerin nötr ve protonlanmış formlarının gaz ve su fazında kuantum kimyasal hesaplamaları yapıldı. Kuantum kimyasal parametre tanımlayıcılar; en yüksek dolu ve en düşük boş moleküler orbital enerjileri (EHOMO, ELUMO), enerji farkı (E), dipol momenti (DM), elektrofiliklik (ω), proton afinitesi (PA), polarizebilitesi (), hiperpolarizibilitesi (), elektronegatiflik (χ), sertlik (η) ve yumuşaklık (σ) değerleri hesaplandı ve deneysel inhibisyon verimleriyle (%İE) ilişkilendirildi. Elde edilen deneysel sonuçlara göre molekülerım yumuşak çeliğe fiziksel olarak adsorbe olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca tetrazol (T), 5-merkapto-1-metil tetrazol (5-Mc-1-Me-T), 5-merkapto-1-fenil tetrazol (5-Mc-1-Ph-T), 5-fenil tetrazol (5-Ph-T) ve 5-amino tetrazol (5-NH2-T) moleküllerinin gaz ve su fazında nötr ve protonlanmış formlar için kuantum kimyasal hesaplamaları yapılmış ve bulanan sonuçlar ile deneysel inhibisyon etkinliği arasındaki ilişki tartışılmıştır.

Abstract:
Three Biscarbotioamides, namely, N-2-fluorophenyl-hydrazine-1,2-biscarbotioamide (2F-PhenHC), N-benzylhydrazine-1,2-biscarbotioamide (BenzHC) and N-cyclohexylhydrazine. -1,2-biscarbotioamide (ChexHC) were investigated as corrosion inhibitors for mild steel in 1.0 M HCl solution using weight loss method, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results revealed that they all inhibit corrosion and their %inhibition efficiencies (%IE) follow the order: BenzHC T>ChexHC>2F-PhenHC. The thermodynamic parameters obtained support a physical adsorption mechanism and the adsorption followed the Langmuir adsorption isotherm.  A theoretical calculation study through utilizing using the theory of functional density (DFT) at the B3LYP functional by using 6-311++g (2d, 2p) methods in gas and water phase of neutral and protonated forms of molecules. The quantum chemical parameters/descriptors, namely, energy gap (E), dipole moment (DM), electrophilicity (ω), proton affinity (PA), Polarizability (a), hyperpolarizability () highest occupied and lowest unoccupied molecular orbital energy (EHOMO, ELUMO), electronegativity (χ), hardness (η) and softness (σ), were calculated and correlated with the experimental inhibition efficiencies (%IE). It was observed that the theoretical and experimental results obtained supported with the physical adsorption mechanism. Both the theoretical and experimental results are in good agreement. In addition to, tetrazole (T) and some tetrazole derivatives: 5-mercapto-1-methyl tetrazole (5-Mc-1-Me-T), 5-mercapto-1-phenyl tetrazole (5-Mc-1-Ph-T), 5-phenyl tetrazole (5-Ph-T) and 5-amino tetrazole (5-NH2-T) for neutral and protonated forms in gas and water phase have been performed and the relationship between quantum chemical parameters and experimental inhibition efficiencies were discussed.