Propriedades de inibição de corrosão do derivado de base de Schiff contra aço-carbono em ambiente HCl complementadas com investigações de DFT

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8979 (2023) Citar este artigo

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Há um interesse crescente no uso de inibidores de corrosão e tratamentos protetores para limitar a degradação do aço-carbono, levando ao desenvolvimento de numerosas bases de Schiff como inibidores de ponta. Neste estudo, a eficácia de uma base de Schiff, 3-((5-mercapto-1,3,4-tiadiazol-2-il)imino)indolin-2-ona (MTIO), para prevenir a corrosão do aço macio em HCl foi investigado usando medições de perda de peso, medições de polarização potenciodinâmica, técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica e caracterização de superfície. Os resultados experimentais mostraram que MTIO 0,5 mM exibiu uma eficiência inibidora satisfatória de 96,9% a 303 K. As moléculas de MTIO foram adsorvidas física e quimicamente na superfície do aço-carbono seguindo o modelo de Langmuir, formando uma película protetora compacta atribuída à presença de um anel tiazol na estrutura MTIO. Cálculos teóricos foram combinados com técnicas experimentais para investigar o desempenho anticorrosivo e o mecanismo de inibição.

O aço macio é comumente usado para fabricar componentes estruturais1, mas é particularmente propenso à corrosão ambiental2, levando a perdas econômicas significativas3. Portanto, pesquisas em andamento visam desenvolver inibidores de corrosão4,5 para aplicações industriais, especialmente nas indústrias de petróleo e gás6,7,8,9. Um inibidor eficiente requer um anel heterocíclico e/ou heteroátomos como nitrogênio, oxigênio, enxofre e sistemas pi para se coordenar com o orbital d do ferro e formar ligações de coordenação . Os inibidores orgânicos são ambientalmente seguros e apresentam boas características anticorrosivas13,14,15. O tiadiazol aromático, contendo heteroátomos de enxofre e nitrogênio, junto com a isatina, que contém oxigênio e nitrogênio, servem como doadores de elétrons. Pesquisas anteriores relataram que 0,01 M de 2-amino-5-mercapto-1,3,4-tiadiazol alcançou 99% de eficiência de inibição para corrosão de aço macio em 1 M de HCl16. Al-Amiery et al. investigou a proteção contra corrosão de uma nova base de Schiff, 5,5'-((1Z,1'Z)-(1,4-fenilenobis(metanililideno))bis(azanililideno))bis(1,3,4-tiadiazol-2 -tiol) (PBB), contendo uma ligação imina e um anel fenil, e alcançou 95,16% de eficiência de inibição para aço-carbono em solução 1 M de HCl . A comparação dos dois estudos revela que as estruturas químicas dos inibidores utilizados em ambos os estudos contêm tiadiazol, mas a adição de uma ligação imina e um anel fenilo no PBB resultou numa eficiência de inibição ligeiramente inferior à alcançada com 2-amino-5-mercapto- 1,3,4-tiadiazol. O comportamento anticorrosivo foi avaliado, mas ainda não está claro quais substituintes contribuem mais para a inibição da corrosão. A investigação experimental é dispendiosa e demorada, pelo que foram adoptadas abordagens teóricas, actualmente apoiadas por software e tecnologia suficientes, para ultrapassar tais problemas. A capacidade de uma partícula de prevenir a corrosão depende da sua distribuição de carga, que pode ser determinada com precisão através de pesquisas teóricas, uma vez que o local de adsorção durante a inibição da corrosão pode ser previsto através da aplicação de simulações químicas quânticas . Questões relativas aos resultados analíticos relativos às interações de compostos naturais com superfícies metálicas podem ser respondidas usando cálculos de química quântica . A teoria do funcional da densidade (DFT) pode ser usada para fornecer uma descrição completa do comportamento do inibidor em relação à sua orientação e estrutura, bem como como o inibidor é adsorvido na superfície metálica . Por exemplo, Hadisaputra et al. usaram DFT para prever a eficácia de cumarinas e cafeína como compostos anticorrosivos metálicos21. O grau em que os inibidores de corrosão orgânicos interagem com as superfícies metálicas depende dos locais doadores e de retirada de elétrons, bem como da posição22.