2.2 XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MếN ĐỒNG KIM LOẠI TRONG MÔI TRƯỜNG HNO 3 3M CỦA MỘT SỐ DẪN XUẤT AROYL HYDRAZIT CỦA 2-HYDROXI-3-METYLAXETOPHENON AROYL HYDRAZON
2.2.2 Phương pháp điện hóa
2.2.2.1. Chuẩn bị a. Chuẩn bị điện cực
Mẫu nghiên cứu là Cu nguyên chất dạng hình tròn, diện tích làm việc là 0,5cm2.
Phần điện cực Cu làm việc đƣợc sử lý bằng giấy giáp mịn N0 1000, rửa bằng nước cất, tráng bằng axeton, thấm khô và sau đó sử dụng ngay.
Sau mỗi phép đo điện cực lại đƣợc sử lý nhƣ trên và sử dụng ngay, điện cực sau sử dụng đƣợc bảo quản trong lọ đựng axeton.
b. Chuẩn bị dung dịch
Dung dịch axit HNO3 3M đƣợc pha từ dung dịch gốc axit HNO3 66%
(d=1,503g/ml) và dung môi là nước cất hai lần. Các chất ức chế được pha với nồng độ 10-5M.
c. Dụng cụ, thí nghiệm
- Cân phân tích chính xác 0,1mg
- Bình định mức để pha dung dịch, cốc và các dụng cụ thí nghiệm cần thiết - Đo trên máy potentio-galvanostat PGS-HH10
- Các điện cực: Điện cực làm việc (WE): Cu
Điện cực phụ trợ (CE): thép không gỉ
Điện cực so sánh (SE): điện cực calomen bão hòa.
2.2.2.2. Tiến hành thí nghiệm
Thiết bị đo cú ghộp nối với mỏy tớnh, cho phộp theo dừi liờn tục tốc độ ăn mòn theo thời gian bằng cách điều khiển hệ thống từ phần mềm
Các giá trị tham số:
- Chế độ đo: đường phân cực (polar) - Độ nhạy (Sensibility): 1
- Giá trị thế điểm đầu (U1): -0,5V - Giá trị thế điểm cuối (U2): 0,5V - Tốc độ quét (Pot.Rate): 10mV/s
Hình 2.9 Giao diện của phân mềm tính tốc độ ăn mòn theo phương pháp điện hóa.
Tiến hành đo với mẫu trắng và các mẫu có mặt chất ức chế (nồng độ 10-
5M): Với mỗi mẫu tiến hành đo nhiều lần lấy kết quả trung bình. Điện cực sau khi nhúng vào dung dịch đƣợc đo ngay lập tức, điện cực sau khi đo đƣợc sử lý và tiếp tục đo lại. Đo nhiều lần lấy để kết quả trung bình.
Hình 2.10 Đường cong phân cực của Cu trần trong dung dịch nền HNO3 3M.
nền 1 nền 2 nền 3
Hình 2.11 Đường ngoại suy tafel của Cu trần trong dung dịch nền HNO3 3M.
2.2.2.3. Kết quả đo ức chế ăn mòn theo phương pháp điện hóa
Kết quả được ghi nhận dưới dạng đường cong phân cực (đường polar), được chuyển đổi thành đường tafel. Từ đường tafel có thể ngoại suy ra cường độ dòng iam và giá trị thế Eam.
Để tính hiệu quả bảo vệ của các chất ức chế, ta có thể tính theo công thức:
0 0
(%) i iuc 100%
P i
Trong đó i0 : dòng ăn mòn khi không có chất ức chế.
Iuc : dòng ăn mòn đo đƣợc khi có chất ức chế khác nhau.
Kết quả tính đƣợc thể hiện ở bảng 3.
Bảng 2.3 : Hiệu quả ức chế ăn mòn của các chất ức chế đã tổng hợp.
STT Mẫu Eam (V) Lgiam iam (mA/cm2).10-2 Hiệu suất bảo vệ (P%)
1 Mẫu 0 0,189 -0,89 12,9 0
2 Mẫu 1 0,163 -1,67 2,14 83,41
3 Mẫu 2 0,163 -1,74 1,82 85,89
4 Mẫu 3 0,163 -1,78 1,66 87,13
5 Mẫu 4 0,160 -1,83 1,48 88,79
6 Mẫu 5 0,162 -1,81 1,55 87,98
7 Mẫu 6 0,151 -1,89 1,29 90,23
lg(nền 1) lg(nền 2) lg(nền 3) series 3 series 4
Từ những kết quả đo ức chế ăn mòn kim loại Cu trong môi trường HNO3
3M có mặt chất ức chế nồng độ 10-5 ở trên, theo phương pháp tổn hao khối lượng và phương pháp điện hóa ta thấy:
- Chất ức chế có tác dụng ngay khi nhúng Cu kim loại vào dung dịch ăn mòn HNO3 (phương pháp điện hóa) và có tác dụng ức chế trong suốt quá trình làm thí nghiệm (phương pháp tổn hao khối lượng) dù nồng độ chất ức chế tương đối nhỏ (10-5M).
- Hiệu suất ức chế theo cả hai phương pháp trên là khá tương đồng nhau, đều cho kết quả tăng dần theo thứ tự mẫu 1 < mẫu 2 < mẫu 3 < mẫu 5 mẫu 4 <
mẫu 6.
- Tất cả các chất ức chế khảo sát đều có khả năng ức chế ăn mòn Cu với hiệu suất cao. Đặc biệt các hydrazon có chứa nhóm -OH, -CH3 có khả năng ức chế tốt hơn nhóm -Cl. Điều này đƣợc giải thích là nhóm thế -Cl có độ âm điện lớn hơn, hút electron mạnh hơn làm giảm mật độ electron trên các trung tâm hấp phụ (N; O). Các hydrazit thế có chức là các nhóm thế -CH3, -OH là những nhóm thế đẩy electron làm tăng mật độ electron ở các trung tâm hấp phụ đó, nên làm tăng khả năng ức chế ăn mòn. Kết quả này phù hợp với kết quả tính toán lƣợng tử thu đƣợc ở phần sau. (mật độ electron ở N và O của các hydrazit thế có chứa nhóm - CH3 và -OH lớn hơn có chứa nhóm -Cl ).
Kết quả đo đƣợc cũng cho thấy, các hydrazit thế có chứa các nhóm thế R ở các vị trí para tốt hơn ở các vị trí meta và ortho nhờ hiệu ứng không gian. Các hydrazit thế có nhóm thế R ở vị trí para thuận lợi hơn về mặt không gian và hấp thụ trải dài trên bề mặt kim loại, diện tích che phủ đƣợc nhiều hơn.
2.3 TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP HểA LƯỢNG TỬ CHO MỘT SỐ