hrvatski

Biomolekule kao inhibitori korozije: molekulsko modeliranje i elektrokemijska istraživanja

Jamičasta korozija armaturnog čelika u betonu, uzrokovana agresivnim djelovanjem kloridnih iona, može uzrokovati slabljenje konstrukcije uslijed stanjivanja stjenke metala lokaliziranim gubitkom pasiviteta. Jedna od metoda prevencije ili usporavanja procesa uzrokovanih agresivnim kloridnim ionima je primjena inihibitora korozije. Istraživanja komercijalnih inhibitora uglavnom su usmjerena na utvrđivanje same efikasnosti pojedinog proizvoda dok su mehanizmi djelovanja pojedinih komponenata nedovoljno istraženi. U ovom radu istraživano je djelovanje osam aminokiselina i četiri karboksilne kiseline, kao potencijalnih inhibitora jamičaste korozije čelika u zasićenom Ca(OH)2. Mehanizmi djelovanja ispitivanih spojeva istraživani su kroz promjenu zaštitnih i poluvodičkih svojstava pasivnog filma kao osnovne parametre otpornosti na jamičastu koroziju. Linearnom polarizacijom pokazano je da istraživani karboksilat spojevi odgađaju pojavu jamičaste korozije kompetitivnom adsorpcijom kroz formiranje površinskih kompleksa čime je adsorpcija agresivnih kloridnih iona moguća samo na energijski manje povoljnim mjestima na površini pasivnog filma. Također je pokazano da ispitivani spojevi modificiraju energiju aktivacije katodnog procesa parcijalne redukcije Fe(III) u Fe(II) ione na površini oksidnog filma stabilizacijom željeza u Fe(III) stanju. Djelovanje pet spojeva (askorbinske, tartarne, sorbinske kiseline, cistina i tirozina) detaljno je istraženo kroz koncentracijsku ovisnost svojstava pasivnog filma i procesa inicijacije jamičaste korozije te utjecaj optimalne koncentracije na poluvodička svojstva pasivnog filma. Anodnom polarizacijom i elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom pokazano je da se s porastom koncentracije ispitivanih spojeva zaštitna svojstva pasivnog filma poboljšavaju do optimalne koncentracije nakon čega daljnjim porastom koncentracije dolazi do pogoršavanja zaštitnih svojstava. ATR FTIR spektroskopijom potvrđena je prisutnost adsorbiranih molekula ispitivanih spojeva na površini pasivnog filma dok je pri višim koncentracijama pretpostavljeno nastajanje polinuklearnih topivih kompleksa čime je ubrzano otapanje Fe iona sa površine pasivnog filma. Mott Scottky analiza anodno formiranih pasivnih filmova nastalih u prisutnosti optimalne koncentracije ispitivanih spojeva pokazala je smanjenje koncentracije donora u prisutnosti askorbata i tartarata te povećanje u prisutnosti cistina, tirozina i sorbata u pasivnom filmu kao poluvodiču n – tipa. Adsorpcijom molekula karboksilat aniona na površinu pasivnog filma značajno je smanjen efekt povećanja koncentracije donora koji nastaje kao posljedica adsorpcije kloridnih iona. Budući da je karboksilat anion jača baza od kloridnih iona njegovim vezanjem sa površinskim Fe ionima onemogućena je adsorpcija Cl- iona. Molekulskim modeliranjem aniona i radikala molekula dobiveni su reakcijski centri sa najvećom gustoćom vjerojatnosti nalaženja elektrona najviše okupirane molekulske orbitale te je dobiveno da se većina molekula adsorbira preko kisikovih atoma karboksilatne skupine. Preko Pearsonovog HSAB principa koji se temelji na elektronskom doprinosu kao osnovnoj varijabli inhibitorske aktivnosti određene su apsolutne elektronegativnosti i tvrdoće molekula te su korelirane sa inhibitorskom efikasnošću. Pokazano je da sposobnost donacije elektrona molekulsko svojstvo koje značajno kontrolira inhibitorsko djelovanje dobivenom korelacijom između elektronegativnosti i efikasnosti inhibicije.

jamičasta korozija; armaturni čelik; inhibitor; karboksilat anion; molekulsko modeliranje

nije evidentirano