Bazı pirazin türevlerinin korozyon inhibitör etkinliklerinin incelenmesi
Investigation of corrosion inhibitor efficiencies of some pyrazine derivatives
Yazar: HATİCE KILINÇ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİHAT KARAKUŞ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, pirazin ve bazı pirazin türevlerinin hem protonlanmamış (nötral) hem de protonlanmış korozyon inhibitör etkinlikleri DFT yöntemi B3LYP/6-31++G(d,p) temel seti kulanılarak teorik olarak incelendi. Çözücü fazı ile ilgili hesaplamalarda Polarizable Continuum Model (PCM) yöntemi dikkate alındı ve bu hesaplamalar yanlızca protonlanmamış türler için yapıldı. En yüksek dolu molekül orbital enerjisi (EHOMO), en düşük boş molekül orbital enerjisi (ELUMO), enerji farkı    (?E= ELUMO - EHOMO), dipol moment (?), negative yüklerin toplamı (NYT), elektronegatiflik (?), sertlik (?), yumuşaklık (?), transfer edilen elektronların kesri (?N) ve proton ilgisi (PA) gibi kuantum kimyasal parametreler hesaplandı. Ayrıca, demir ve bakır yüzeyi ile incelenen pirazin türevlerinin etkileşim enerjileri (Eint) hesaplandı. Pirazin halkasındaki bağlı grupların türü ve konumlarının etkisi tüm yapılar için incelendi. İncelenen pirazin türevlerinin inhibitör etkinlikleri ve kuantum kimyasal parametreler arasında iyi bir korelasyon bulundu. 
Elde edilen sonuçlara göre, en yüksek HOMO ve en düşük LUMO ve ?E değerlerine sahip olan pirazin türevlerinin iyi inhibitör etkinlikleri gösterdiği bulundu. Pirazin türevlerinin inhibitör etkinliklerinin pirazin halkasındaki bağlı grupların türüne göre değiştiği belirlendi. Pirazin halkasındaki elektron salıcı grupların varlığı demir yüzeyindeki adsorbsiyonu artırırken, elektron çekici grupların bakır yüzeyindeki adsorbsiyonu arttırdığı gözlendi. Protonlanmış türlerin asidik ortamda demir ve bakır metalleri için etkili inhibitörler olduğu bulundu. Gaz fazında olduğu gibi su fazında hesaplanan kuantum kimyasal parametrelerde önemli farklılıklar gözlenmedi.

Abstract:
In this study, the corrosion inhibitor efficiencies of both the non-protonated (neutral) and the protonated pyrazine and its some derivatives were theoretically investigated by using B3LYP/6-31++G(d,p) basis set by DFT method. Solvent phase calculations were taken into account using the Polarizable Continuum Model (PCM) method and these calculations were made for only the non-protonated forms. Quantum chemical parameters such as the highest occupied molecular orbital energy (EHOMO), the lowest unoccupied molecular orbital energy (ELUMO), energy gap (?E = ELUMO - EHOMO), dipole moment (µ), sum of the total negative charge (TNC),  electronegativity (?), global hardness (?), softness (?),  the fraction of electrons transferred (?N) and proton affinity (PA) were calculated. Furthermore, the interaction energies (Eint) of the investigated pyrazine derivatives with the iron and cupper surface were studied.  The effect of substituent types and its positions on the pyrazine ring was investigated for all structures. A good correlation was found between the quantum chemical parameters and inhibitor efficiencies of the investigated pyrazine derivatives. 
According to the result obtained, it was found that pyrazine derivatives which showed good inhibition efficiencies had higher EHOMO and lower ELUMO and ?E values. Variations in the inhibitor efficiency of pyrazine derivatives changed depending substituent types on the pyrazine ring. Presence of electron-withdrawing groups on the pyrazine ring significantly increased the adsorption onto the cupper surface while electron-donating groups increased the adsorption onto the iron surface. The protonated forms were found to be effective inhibitors for the corrosion of iron and cupper metals in acidic medium. The calculated quantum chemical parameters in the water phase as well as in the gas phase do not exhibited important differences.