TỔNG QUAN
KHÁI QUÁT VỀ ĂN MÒN VÀ CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1.1.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Phân loại Error! Bookmark not defined.
1.1.2.1 Ăn mòn hóa học Error! Bookmark not defined.
1.1.2.2 Ăn mòn điện hóa Error! Bookmark not defined.
1.1.3 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại Error! Bookmark not defined.
1.1.4 Các tiêu chuẩn đánh giá độ ăn mòn kim loại Error! Bookmark not defined.
CHẤT ỨC CHẾ ĂN MÒN
1.2.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.
1.2.2 Phân loại Error! Bookmark not defined.
1.2.3 Ứng dụng Error! Bookmark not defined.
CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN
KIM LOẠI CỦA CÁC HIDRAZIT THẾ Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Phương pháp tổn hao khối lượng Error! Bookmark not defined.
1.3.2 Phương pháp điện hóa [11] Error! Bookmark not defined.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC LƯỢNG TỬ
1.4.2 Giới thiệu các phương pháp tính gần đúng Error! Bookmark not defined.
1.4.2.1 Phương pháp Ab initio Error! Bookmark not defined.
1.4.2.2 Các phương pháp bán kinh nghiệm Error! Bookmark not defined.
1.4.3 Lựa chọn phương pháp tính Error! Bookmark not defined.
1.4.3.1 Phương pháp Huckel mở rộng Error! Bookmark not defined.
1.4.3.2 Phương pháp NDO Error! Bookmark not defined.
TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT HIDRAZIT THẾ
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.
2.1 TỔNG HỢP CÁC HỢP CHẤT 2,5 – ĐIHIĐROXI – AXETOPHENON AROYL
HYĐRAZON Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxi axetonphenon Error! Bookmark not defined.
2.1.1.1 Tổng hợp 2,5 – điaxetat quinon Error! Bookmark not defined.
2.1.1.2.Tổng hợp 2,5 – đihidroxi axetophenon Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Tổng hợp các hidrazit của một số dẫn xuất của axit benzoicError! Bookmark not defined.
2.1.2.1 Tổng hợp các este của các dẫn xuất của axit benzoic Error! Bookmark not defined.
2.1.2.2 Tổng hợp các hidrazit của các dẫn xuất axit benzoic Error! Bookmark not defined.
2.1.3 Tổng hợp hidrazon của các dẫn xuất axit benzoic Error! Bookmark not defined.
2.1.3.1 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 2 – nitrobenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined. 2.1.3.2 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 3 – nitrobenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined. 2.1.3.3 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 4 – nitrobenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined. 2.1.3.4 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 2 – axetylbenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined 2.1.3.5 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 3 – axetylbenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined 2.1.3.6 Tổng hợp 2,5 – đihiđroxiaxetophenon – 4 – axetylbenzoyl hidrazon Error! Bookmark not defined
2.2 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN ĐỒNG TRONG MÔI TRƯỜNG HNO3
3M CỦA MỘT SỐ HỢP CHÂT AROYL HIĐRAZIT CỦA 2,5 – AXETOPHENOL AROYL
HYĐRAZON Error! Bookmark not defined.
2.2.1 Phương pháp tổn hao khối lượng Error! Bookmark not defined.
2.2.1.1 Chuẩn bị mẫu đồng, dung dịch và thiết bị Error! Bookmark not defined.
2.2.1.2 Tiến hành thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
2.2.2.3 Kết quả đo Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Phương pháp điện hóa Error! Bookmark not defined.
2.2.2.1 Chuẩn bị Error! Bookmark not defined.
2.2.2.2 Tiến hành thí nghiệm Error! Bookmark not defined.
2.3 TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP HÓA LƯỢNG TỬError! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.
3.1 XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ LOẠI 2,5- ĐIHYĐROXI
AXETOPHENON AROYL HYĐRAZON BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỔ Error!
3.1.1 Phổ hồng ngoại của các hidrazit thế Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Phổ cộng hưởng từ proton Error! Bookmark not defined.
3.1.3 Phổ khối lượng Error! Bookmark not defined.
3.2 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY TUYẾN TÍNH BIỂU DIỄN MỐI TƯƠNG
QUAN GIỮA CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MÒN KIM LOẠI ĐỒNG TRONG MÔI TRƯỜNG HNO3 3M CỦA CÁC HỢP CHẤT 2,5 – DIHIDROXI
AXETOPHENON AROYL HIDRAZON Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: Error! Bookmark not defined.
3.2.1.1 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, μ, S, E Total , , Z Ob , Z Na , Z Nb , Z N-R Error! Bookmar
3.2.1.2 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , S, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Nb , Z Oc Error! Bookmar
3.2.1.3 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: E Total , μ, S, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Nb , Z Oc Error! Bookmark not
3.2.1.4 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, μ, S, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Nb , Z Oc Error! Bookmark no
3.2.1.5 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Nb , Z Oc Error! Bookmar
3.2.1.6 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Ob , Z Nb , Z Oa Error! Bookmark not d
3.2.1.7 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Oc Error! Bookmark
3.2.1.8 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Oa , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark
3.2.1.9 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 8 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Oa , Z Ob , Z Na , Z Nb Error! Bookmark
3.2.2 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: Error! Bookmark not defined.
3.2.2.1 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark no
3.2.2.2 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: deltaE, E Total , S, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb , Error! Bookmark no 3.2.2.3 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: E Total , μ, S, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not defin
3.2.2.4 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, μ, S, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not de
3.2.2.5 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Ob , Z Oc , Z Nb Error! Bookmark not d
3.2.2.6 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Ob , Z Oc , Z Na Error! Bookmark not
3.2.2.7 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not d
3.2.2.8 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 7 yếu tố: delta E, E Total , μ, S, Z Ob , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not
3.2.3 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: Error! Bookmark not defined.
3.2.3.1 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Ob , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not de
3.2.3.2 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, E Total , Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not d
3.2.3.3 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: E Total , μ, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not define
3.2.3.4 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, μ, Z Ob , Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not defi
3.2.3.5 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Ob , Z Oc , Z Nb Error! Bookmark not def
3.2.3.6 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Ob , Z Oc , Z Na Error! Bookmark not de
3.2.3.7 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 6 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Oc , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not def
3.2.4 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 5 yếu tố: Error! Bookmark not defined.
3.2.4.1 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 5 yếu tố: delta E, E Total , Z Ob , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not defin
3.2.4.2 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 5 yếu tố: delta E, μ, Z Ob , Z Na , Z Nb Error! Bookmark not defined.
3.2.4.3 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 5 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Ob , Z Nb Error! Bookmark not defined
3.2.4.5 Hiệu suất ức chế phụ thuộc vào 5 yếu tố: delta E, E Total , μ, Z Na , Z Nb Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN CHUNG Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.
Kim loại là vật liệu có nhiều đặc tính quý giá như cơ học, dẫn nhiệt và điện, khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong nhiều lĩnh vực Khi kinh tế phát triển và công nghệ tiến bộ, nhu cầu sử dụng kim loại ngày càng tăng, đặc biệt trong ngành kỹ thuật và xây dựng Không chỉ kim loại đơn chất, mà cả các loại hợp kim cũng được ứng dụng rộng rãi.
Kim loại khi tiếp xúc với môi trường dễ bị ăn mòn, gây thất thoát và ảnh hưởng lớn đến kinh tế quốc gia Chi phí cho việc chống gỉ sét và ăn mòn kim loại ở các nước công nghiệp phát triển chiếm khoảng 4% GDP hàng năm Khoảng 30% kim loại toàn cầu bị hủy hoại do ăn mòn, chưa kể thiệt hại về chất lượng và độ bền sản phẩm Năm 1975, Mỹ ghi nhận chi phí ăn mòn lên tới 82 tỷ đô la, tương đương 4,9% GDP, và dự đoán con số này sẽ tăng lên 350 tỷ đô la vào năm 1995 Tuy nhiên, chi phí này đã được giảm nhờ các nghiên cứu và biện pháp phòng chống ăn mòn hiệu quả.
Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ăn mòn kim loại Sự phát triển kinh tế kéo theo nhu cầu sử dụng vật liệu kim loại trong ngành công nghiệp và xây dựng gia tăng, đồng thời yêu cầu các nghiên cứu và ứng dụng nhằm giảm thiểu tác hại do ăn mòn kim loại gây ra.
Theo nghiên cứu, có nhiều biện pháp chống ăn mòn kim loại như sơn phủ, mạ kẽm, hợp kim và thay đổi môi trường Một phương pháp thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu là tổng hợp và chiết tách các hợp chất có khả năng ức chế quá trình ăn mòn hiệu quả Các chất ức chế này thường được áp dụng trong các hệ thống kín, giúp lưu giữ chất ức chế tốt hơn.
Đồng kim loại, với đặc tính thẩm mỹ và khả năng ứng dụng rộng rãi, được sử dụng phổ biến trong sản xuất đồ điện tử, dây dẫn, ống dẫn và hợp kim Mặc dù đồng có khả năng kháng trở tốt trước khí quyển và nhiều hóa chất, nhưng trong những môi trường đặc biệt, như môi trường axit, nó dễ bị ăn mòn Do đó, trong các điều kiện khắc nghiệt, việc sử dụng lớp bảo vệ là rất cần thiết để duy trì tính năng của đồng.
Nghiên cứu các chất ngăn ngừa ăn mòn kim loại đồng đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học, dẫn đến việc phát triển nhiều chất ức chế khác nhau Hầu hết các chất ức chế này là vô cơ, nhưng ngày càng có nhiều hợp chất hữu cơ và dẫn xuất của chúng, như azole, amin, và amino axit, được nghiên cứu Khi xem xét các hợp chất này, cần chú ý đến sự hiện diện của các nguyên tử như N, P, và S, vì chúng có vai trò quan trọng trong khả năng ức chế ăn mòn đồng Các hợp chất có nhiều tâm hoạt động và khả năng hấp phụ hóa học, cùng với phân tử khối lớn, đang được quan tâm đặc biệt trong nghiên cứu này.
Nỗ lực kết hợp lý thuyết và thực nghiệm trong nghiên cứu các hợp chất có cấu trúc tương tự nhằm tìm ra mô hình tối ưu để dự đoán khả năng ức chế ăn mòn Điều này định hướng cho quá trình tổng hợp các chất ức chế ăn mòn kim loại đồng hiệu quả hơn.
Chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu về mối tương quan giữa cấu trúc electron và khả năng ức chế ăn mòn đồng kim loại trong môi trường HNO3 3M, tập trung vào một số hidrazit thế 2,5-đihyđroxiaxetophenon aroyl hidrazon Mục tiêu của đề tài là tổng hợp và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả ức chế ăn mòn.
- Tổng hợp các hợp chất 2,5 – đihiđroxi axetophenon aroyl hidrazon.
- Khảo sát khả năng ức chế ăn mòn đồng kim loại trong môi trường HNO 3 3M bằng phương pháp tổn hao khối lượng và phương pháp điện hóa.
Nghiên cứu này khám phá mối tương quan giữa các thông số lượng tử của cấu trúc phân tử và khả năng ức chế ăn mòn kim loại đồng Các hợp chất được tổng hợp thông qua phương pháp hóa lượng tử và phân tích bằng phép hồi quy đa biến, nhằm xác định hiệu quả ức chế ăn mòn của chúng.
Trên cơ sở kết quả thu được để định hướng tổng hợp các hợp chất thuộc dãy hidrazit thế tiếp theo có khả năng ức chế ăn mòn tốt.
1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĂN MÒN VÀ CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1.1.1 Khái niệm Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá lí của môi trường xung quanh.
Hậu quả của sự ăn mòn kim loại là nguyên tử kim loại bị oxi hoá thành ion kim loại và mất đi tính chất quý của kim loại.
1.1.2 Phân loại Ăn mòn kim loại được phân ra làm hai loại chính là ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá [1].
1.1.2.1 Ăn mòn hóa học Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do kim loại phản ứng với các chất khí (O2, Cl2,…) và hơi nước ở nhiệt độ cao.
Hình 1 Đồng bị ăn mòn
Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử, trong đó electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường Quá trình này không phát sinh dòng điện do không có các điện cực và tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào nhiệt độ; nhiệt độ càng cao, tốc độ ăn mòn càng nhanh.
1.1.2.2 Ăn mòn điện hóa Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch điện li tạo nên dòng điện Khi đó kim loại bị hoà tan ở vùng anot (cực -), kèm theo phản ứng giải phóng H2 hoặc tiêu thụ O2 ở vùng catot (cực +), đồng thời sinh ra dòng điện.
Anot (quá trình oxi hoá): M - ne → M n+
Catot (qúa trình khử): 2H+ + 2e → H2 (môi trường axit)
O2 + 2H2O + 4e → 4HO- (môi trường trung tính) Trong ăn mòn điện hoá kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn.
1.1.3 Các phương pháp chống ăn mòn kim loại [2]
Phương pháp hợp kim hóa là quá trình tạo ra hợp kim giữa kim loại cần bảo vệ và một hoặc nhiều kim loại khác như crom, niken, molipđen, titan, hoặc các kim loại có khả năng hình thành lớp bảo vệ chống ăn mòn.