Modelling of Organic Compounds Adsorption on Metals Based on the HSAB Concept

Автори

The adsorption process of surfactants on metals from the perspective of the charge-transfer complexes formation and their stabilization by charging and electronic (orbit) interaction is discussed. The expediency of Lewis-Usanovych acid-base balance and coming out of it principle of Pearson’s “hard” and “soft” acids and bases (HSAB) application in modelling of adsorption processes is shown. Equations that corresponds to the electrode adsorption equilibrium, conditioned by charging, electronic and charge-electron interaction are derived and qualitatively validated. It is found that the most important characteristics that are responsible for the adsorption of organic compounds on metals are the charge number, ionization potential of organic compounds, -potential of the electrode and the electron work function of the metal. In terms of the proposed model metals are distributed between two extreme adsorption groups: differing by selectivity of adsorption and electrochemical properties. The prospects of proposed model application in prediction of the mechanisms of various electrochemical processes, which are based on adsorption phenomena, are shown.

Publication year: 
2013
Issue: 
6
УДК: 
620.193.197 (075.8,076)
С. 116–126., Іл. 2. Табл. 1. Бібліогр.: 30 назв.
References: 

1. Антропов Л.И., Макушин Е.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. — К.: Техника, 1981. — 183 с.
2. L.I. Antropov, Kinetics of electrode process and null points of metals. New Delhi, 1960, 94 p.
3. Антропов Л.И. Применение φ-шкалы потенциалов к проблемам коррозии и защити металлов // Журнал физической химии. — 1963. — 73, № 5. — С. 965—978.
4. Антропов Л.И., Погребова И.С. Связь между адсорбцией органических соединений и их влиянием на коррозию металлов в кислых средах // Коррозия и защита от коррозии. — М.: ВИНИТИ АН СССР, 1973. — Т. 2. Итоги науки. — С. 27—112.
5. Лоренц В. Реакция частичного переноса заряда как элементарный процесс в электрохимических системах // Электрохимия. — 1976. — № 12. — С. 1398— 1410.
6. Красильщиков Л.И. Влияние частичного переноса заряда при адсорбции на коррозионные и электродные процессы // Противокоррозионная защита в химической промышленности. — М.: ВНИК, 1985. — С. 24— 33.
7. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. — М.: Металлургия, 1986. — 175 с.
8. Пирсон Р., Зонгсмад И. Применение принципа жестких и мягких кислот и оснований в органической химии // Успехи химии. — 1969. — 38, № 7. — С. 1223—1243.
9. K. Aramaki, “Inhibition effect at polar organic molecules on corrosion of metals in acid solutions and the HSAB principle”, in 5th Eur. Symp. Corros. Inhibit., Ann. Univ. Ferrara, 1980, pp. 267—285.
10. K. Aramaki, “Relation between corrosion inhibition efficiency of polar organic compouds for some nontransition metals and the HSAB principle”, Corrosion. Eng., vol. 32, no. 3, pp. 144—148, 1983.
11. Дорфман Я.А. σ,π-связи и адсорбция на металлах // Электрохимия. — 1977. — 13, № 8. — С. 1129—1134.
12. Кузнецов Ю.И. Растворение металлов, его ингибирование и принцип Пирсона. I. // Защита металлов. — 1994. — 30, № 4. — С. 341—351.
13. Кузнецов Ю.И. Физико-химические аспекты ингибирования коррозии металлов в водных растворах // Успехи химии. — 2004. — 73, № 1. — С. 79-93.
14. I.S. Pogrebova, “Using of the HSAB principle for prognosis of the adsorption of the surfactans on the metals”, in Proc. 8th Eur. Symp. Corrosion Inhib., Ann. Univ. Ferrara, 1995, Suppl. no 10.
15. Погребова И.С. Новые подходы к прогнозированию процессов адсорбции и подбору ингибиторов коррозии металлов // Вопроси химии и хим. технологии. — 1999. — № 1. — С. 265—267.
16. Ларькин Б.М., Розенфельд И.Л. Корреляция между донорной способностью алифатических аминов и их эффективностью как ингибиторов коррозии по данным квантово-химических расчетов // Защита металлов. — 1976. — 12, № 3. — С. 259—263.
17. Антропов Л.І. Теоретична електрохімія. — К.: Либідь, 1993. — 540 с.
18. Нечаева Е.А., Куприн В.П. Явление избирательной адсорбции органических веществ на металлах и оксидах // Итоги науки и техники. Сер. Электрохимия. — 1992. — 27, № 5. — С. 782—787.
19. Урбах М.И., Нечаєв Е.А. О хемсорбции органических веществ на металах // Электрохимия. — 1980. — 16, № 8. — С. 1264—1268.
20. Нечаев Е.А. Хемосорбция органических веществ на оксидах и металлах. — Х.: Высш. школа, 1989. — 144 с.
21. Решетников С.Н. Ингибиторы кислотной коррозии металлов. — Л.: Химия, 1986. — 144 с.
22. Кіта Х. Электрокатализ d и s,p-металлами // Электрохимия, прошедшие тридцать и будущие тридцать лет. — М.: Химия, 1988. — С. 85—108.
23. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Батраков В.В. Адсорбция органических соединений на электродах. — М.: Наука, 1968. — 333 с. 126 Наукові вісті НТУУ "КПІ" 2013 / 6
24. Погребова І.С. Інгібітори корозії металів. — К.: ХайТек пресс, 2012. — 296 с.
25. Погребова И.С. Эффекты синергизма при ингибировании коррозии металлов. — К.: Общество “Знание” Укр. ССР. Химия, 1980. — 32 с. — (Химия и хим. технология).
26. Антропов Л.И. Электрохимический аспект действия ингибиторов коррозии и пути повышения их эффективности // Физико-химическая механика материалов. — 1983. — 19, № 2. — С. 3—17.
27. Юрченко Р.И., Погребова И.С., Пилипенко Т.Н. Антикоррозионные свойства N-фенацилметилпиридиний бромидов // Журнал прикладной химии. — 2003. — 76, вып. 3. — С. 1814—1818.
28. Погребова І.С., Пилипенко Т.М., Юрченко Р.І. Вплив четвертинних солей піридину на пластичність та корозійно-електрохімічну поведінку мало вуглецевої сталі у розчині сірчаної кислоти // Фізика і хімія твердого тіла. — 2004. — 5, № 1. — С. 197—200.
29. Погребова И.С., Приходько Г.И., Нечаев Е.А. Использование энергетических параметров металлов для оценки адсорбционных свойств електродов // Труды Республ. научно-техн. конф. “Применение поверхностноактивных веществ”. — Днепропетровск, 1987. — С. 48—57.
30. Эффекты синергизма при ингибировании коррозии смесями органических соединений и катионами щелочноземельных металлов/ Л.И.Антропов, И.С. Погребова, Ю.Ф. Фатеев, В.В. Назаренко // Труды Украинской республ. конференции. — К., 1984. — С. 10.

References [transliteration]: 

1. Antropov L.I., Makushin E.M., Panasenko V.F. Ingibitory korrozii metallov. – K.: Tekhnika, 1981. – 183 s.
2. L.I. Antropov, Kinetics of electrode process and null points of metals. New Delhi, 1960, 94 p.
3. Antropov L.I. Primenenie φ-shkaly potent͡sialov k problemam korrozii i zashchiti metallov // Zhurnal fizicheskoĭ khimii. – 1963. – 73, # 5. – S. 965–978.
4. Antropov L.I., Pogrebova I.S. Svi͡az' mezhdu adsorbt͡sieĭ organicheskikh soedineniĭ i ikh vlii͡aniem na korrozii͡u metallov v kislykh sredakh // Korrozii͡a i zashchita ot korrozii. – M.: VINITI AN SSSR, 1973. – T. 2. Itogi nauki. – S. 27–112.
5. Lorent͡s V. Reakt͡sii͡a chastichnogo perenosa zari͡ada kak ėlementarnyĭ prot͡sess v ėlektrokhimicheskikh sistemakh // Ėlektrokhimii͡a. – 1976. – # 12. – S. 1398–1410.
6. Krasil'shchikov L.I. Vlii͡anie chastichnogo perenosa zari͡ada pri adsorbt͡sii na korrozionnye i ėlektrodnye prot͡sessy // Protivokorrozionnai͡a zashchita v khimicheskoĭ promyshlennosti. – M.: VNIK, 1985. – S. 24–33.
7. Ivanov E.S. Ingibitory korrozii metallov v kislykh sredakh. – M.: Metallurgii͡a, 1986. – 175 s.
8. Pirson R., Zongsmad I. Primenenie print͡sipa zhestkikh i mi͡agkikh kislot i osnovaniĭ v organicheskoĭ khimii // Uspekhi khimii. – 1969. – 38, # 7. – S. 1223–1243.
9. K. Aramaki, “Inhibition effect at polar organic molecules on corrosion of metals in acid solutions and the HSAB principle”, in 5th Eur. Symp. Corros. Inhibit., Ann. Univ. Ferrara, 1980, pp. 267–285.
10. K. Aramaki, “Relation between corrosion inhibition efficiency of polar organic compouds for some nontransition metals and the HSAB principle”, Corrosion. Eng., vol. 32, no. 3, pp. 144–148, 1983.
11. Dorfman I͡A.A. σ,π-svi͡azi i adsorbt͡sii͡a na metallakh // Ėlektrokhimii͡a. – 1977. – 13, # 8. – S. 1129–1134.
12. Kuznet͡sov I͡U.I. Rastvorenie metallov, ego ingibirovanie i print͡sip Pirsona. I. // Zashchita metallov. – 1994. – 30, # 4. – S. 341–351.
13. Kuznet͡sov I͡U.I. Fiziko-khimicheskie aspekty ingibirovanii͡a korrozii metallov v vodnykh rastvorakh // Uspekhi khimii. – 2004. – 73, # 1. – S. 79–93.
14. I.S. Pogrebova, “Using of the HSAB principle for prognosis of the adsorption of the surfactans on the metals”, in Proc. 8th Eur. Symp. Corrosion Inhib., Ann. Univ. Ferrara, 1995, Suppl. no 10.
15. Pogrebova I.S. Novye podkhody k prognozirovanii͡u prot͡sessov adsorbt͡sii i podboru ingibitorov korrozii metallov // Voprosi khimii i khim. tekhnologii. – 1999. – # 1. – S. 265–267.
16. Lar'kin B.M., Rozenfel'd I.L. Korreli͡at͡sii͡a mezhdu donornoĭ sposobnost'i͡u alifaticheskikh aminov i ikh ėffektivnost'i͡u kak ingibitorov korrozii po dannym kvantovo-khimicheskikh raschetov // Zashchita metallov. – 1976. – 12, # 3. – S. 259–263.
17. Antropov L.I. Teoretychna elektrokhimii͡a. – K.: Lybid′, 1993. – 540 s.
18. Nechaeva E.A., Kuprin V.P. I͡Avlenie izbiratel'noĭ adsorbt͡sii organicheskikh veshchestv na metallakh i oksidakh // Itogi nauki i tekhniki. Ser. Ėlektrokhimii͡a. – 1992. – 27, # 5. – S. 782–787.
19. Urdakh M.I., Nechaєv E.A. O khemsorbt͡sii organicheskikh veshchestv na metalakh // Ėlektrokhimii͡a. – 1980. – 16, # 8. – S. 1264–1268.
20. Nechaev E.A. Khemosorbt͡sii͡a organicheskikh veshchestv na oksidakh i metallakh. – Kh.: Vyssh. shkola, 1989. – 144 s.
21. Reshetnikov S.N. Ingibitory kislotnoĭ korrozii metallov. – L.: Khimii͡a, 1986. – 144 s.
22. Kita Kh. Ėlektrokataliz d i s,p-metallami // Ėlektrokhimii͡a, proshedshie tridt͡sat' i budushchie tridt͡sat' let. – M.: Khimii͡a, 1988. – S. 85–108.
23. Damaskin B.B., Petriĭ O.A., Batrakov V.V. Adsorbt͡sii͡a organicheskikh soedineniĭ na ėlektrodakh. – M.: Nauka, 1968. – 333 s.
24. Pohrebova I.S. Inhibitori koroziï metaliv. – K.: Khaĭ-Tek press, 2012. – 296 s.
25. Pogrebova I.S. Ėffekty sinergizma pri ingibirovanii korrozii metallov. – K.: Obshchestvo “Znanie” Ukr. SSR. Khimii͡a, 1980. – 32 s. – (Khimii͡a i khim. tekhnologii͡a).
26. Antropov L.I. Ėlektrokhimicheskiĭ aspekt deĭstvii͡a ingibitorov korrozii i puti povyshenii͡a ikh ėffektivnosti // Fiziko-khimicheskai͡a mekhanika materialov. – 1983. – 19, # 2. – S. 3–17.
27. I͡Urchenko R.I., Pogrebova I.S., Pilipenko T.N. Antikorrozionnye svoĭstva N-fenat͡silmetilpiridiniĭ bromidov // Zhurnal prikladnoĭ khimii. – 2003. – 76, vyp. 3. – S. 1814–1818.
28. Pohrebova I.S., Pylypenko T.M., I͡urchenko R.I. Vplyv chetvertynnykh soleĭ pirydynu na plastychnist′ ta koroziĭno-elektrokhimichnu povedinku malo vuhlet͡sevoï stali u rozchyni sirchanoï kysloty // Fizyka i khimii͡a tverdoho tila. – 2004. – 5, # 1. – S. 197–200.
29. Pogrebova I.S., Prikhod'ko G.I., Nechaev E.A. Ispol'zovanie ėnergeticheskikh parametrov metallov dli͡a ot͡senki adsorbt͡sionnykh svoĭstv elektrodov // Trudy Respubl. nauchno-tekhn. konf. “Primenenie poverkhnosno-aktivnykh veshchestv DNK”. – K., 1987. – S. 48–57.
30. Ėffekty sinergizma pri ingibirovanii korrozii smesi͡ami organicheskikh soedineniĭ i kationami shchelochnozemel'nykh metallov/ L.I.Antropov, I.S. Porgebova, I͡U.F. Fateev, V.V. Nazarenko // Trudy Ukrainskoĭ respubl. konferent͡sii. – K., 1984. – S. 10.

AttachmentSize
2013-6-16.pdf345.58 KB

Тематичні розділи журналу

,