Зависимость между защитным эффектом и квантовохимическими дескрипторами молекул, использующихся как ингибиторы наводороживания в среде микробиологической коррозии, порождаемой desulfovibrio desulfuricans
Взаимосвязь между структурой молекул комплексонов, которые используются в качестве ингибиторов водородного охрупчивания стали марки Ст3, и содержанием абсорбированного водорода в модельных образцах-пластинах. Форма выражения данных взаимосвязей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.05.2017 |
| Размер файла | 74,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Методика исследования: В публикуемой работе в качестве объектов исследования использовались образцы стали Ст.3 (взвешенные на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.), которые экспонировали в элективной питательной среде Postgate «B». Питательная среда утвержденного состава заражалась накопительной культурой Desulfovibrio desulfuricans, выращенной из посевного материала, отобранного в г. Калининград из ручья «Парковый»[2].
Экспонирование образцов проводилось в изолированной системе - в герметично закупоренных без пузырей пробирках объемом 90 мл в течение 7-ми суток при постоянной температуре 310 К; каждый из модельных образцов имел параметры 50Ч17Ч1 мм, обезжиренную венской известью, а затем ацетоном визуально однородную поверхность, был стерилизован облучением кварцевой лампой. Каждый такой образец завешивался на леске в пространстве пробирки, заполненной питательной средой, которая была также стерилизована обескислорожена путем кипячения в течение 1,5 ч[1].
качестве добавок, предположительно проявляющих ингибирующие (ИНГ) свойства, применялись органические соединения (ОС) класса комплексонов (азот- и азотфосфорорганических соединений), применяемых в промышленности как ингибиторы коррозии, накипеобразования, умягчающие компоненты косметических и моющих средств. Наличие в структуре этих молекул гетероатомов и карбоксильных групп позволило предположить их активность как ингибиторов наводороживания, как ранее было установлено. [3,4, 5]. Концентрации каждого из ингибиторов принимались равными 1, 2, 5, 10 ммоль/л.
Объем абсорбированного стальными образцами водорода определяли в каждом определенном слое. На первом этапе проводили анодное послойное растворение образца в фарфоровом электролизере (кинетика реакции: при анодной плотности тока 0,4А/дм2; в течение 12 мин растворялось 10 мкм стали с обоих поверхностей). Далее атомарный водород давал убыль концентрации растворенного кислорода, которую определяли реакцией на лейкосафранин Т, используя фотоэлектроколориметр при 590 нм длины волны[2].
Испытуемые ОС были объединены в серию, исходя из общности их структуры, и следующим образом были обозначены гетероатомы:
молекула комплексон водородный охрупчивание
Рисунок 1. Разбивка на структурно подобные серии с нумерацией гетероатомов
Результаты и обсуждение: Были получены следующие КК (программный комплекс STATISTICA 7.0), связывающие защитный эффект от водородопоглощения (Z%) со следующими квантовохимическими дескрипторами (программный комплекс GAUSSIAN-09): заряды на гетероатомах по анализу заселенностей Малликена, значения энергий граничных орбиталей (высшей заполненной и низшей свободной соответственно ВЗМО и НСМО) в электрон-вольтах, дипольный момент. Приводятся в формате доли от единицы для каждого из гетероатомов структурной серии индивидуально как для неэмпирического гибридного функционала плотности DFT/B3-LYP, так и для полуэмпирических MNDO (МПДП) и РМ3:
Таблица 1. Сгенерированные STATISTICA величины коэффициентов корреляции
|
DFT/3-21G* |
PM3 |
MNDO |
||||||||||||
|
1 |
2 |
5 |
10 |
1 |
2 |
5 |
10 |
1 |
2 |
5 |
10 |
|||
|
QN |
1 |
0,99 |
0,90 |
-0,96 |
0,93 |
1,00 |
0,94 |
-0,98 |
0,96 |
0,99 |
0,91 |
-0,97 |
0,94 |
|
|
QN |
6 |
-0,63 |
-0,83 |
0,71 |
-0,78 |
-0,47 |
-0,70 |
0,57 |
-0,65 |
-0,64 |
-0,83 |
0,72 |
-0,79 |
|
|
QO |
4 |
-0,63 |
-0,83 |
0,72 |
-0,78 |
0,52 |
0,26 |
-0,42 |
0,33 |
-0,77 |
-0,56 |
0,69 |
-0,62 |
|
|
QO |
5 |
-0,63 |
-0,83 |
0,72 |
-0,78 |
1,00 |
0,98 |
-1,00 |
0,99 |
0,55 |
0,29 |
-0,45 |
0,36 |
|
|
QO |
2 |
0,99 |
0,90 |
-0,96 |
0,93 |
0,99 |
0,89 |
-0,96 |
0,93 |
0,99 |
0,91 |
-0,97 |
0,94 |
|
|
QO |
3 |
0,99 |
0,89 |
-0,96 |
0,93 |
0,98 |
0,89 |
-0,96 |
0,93 |
1,00 |
0,95 |
-0,99 |
0,97 |
|
|
QO |
7 |
0,70 |
0,46 |
-0,61 |
0,53 |
-0,94 |
-1,00 |
0,97 |
-0,99 |
0,98 |
1,00 |
-1,00 |
1,00 |
|
|
QO |
8 |
-0,37 |
-0,09 |
0,26 |
-0,16 |
1,00 |
0,96 |
-0,99 |
0,98 |
-0,57 |
-0,78 |
0,66 |
-0,73 |
|
|
QO |
9 |
0,52 |
0,26 |
-0,42 |
0,33 |
-0,78 |
-0,93 |
0,85 |
-0,90 |
-1,00 |
-0,97 |
1,00 |
-0,98 |
|
|
QO |
10 |
0,99 |
0,98 |
-1,00 |
1,00 |
0,98 |
0,88 |
-0,95 |
0,92 |
0,88 |
0,70 |
-0,82 |
0,76 |
|
|
µ |
0,95 |
0,83 |
-0,91 |
0,87 |
0,73 |
0,89 |
-0,80 |
0,86 |
1,00 |
0,97 |
-1,00 |
0,99 |
||
|
Е(ВЗМО) |
-0,27 |
0,02 |
0,16 |
-0,06 |
-0,28 |
-- |
0,16 |
-0,07 |
-0,23 |
0,06 |
0,11 |
-- |
||
|
Е(НСМО) |
-0,37 |
-0,09 |
0,26 |
-0,17 |
-0,50 |
-0,23 |
0,40 |
-0,31 |
-0,31 |
-0,02 |
0,20 |
-0,10 |
Результаты и обсуждение: При изучении коэффициентов корреляции (КК) очевидно, что они являются существенными величинами по шкале Чеддока [4]. Это относится к неэмпирическому методу, поскольку в полуэмпирическом методе наблюдается сильный разброс КК. Наблюдается равенство величин КК при концентрации ингибитора 2 и 10 ммоль/л по всем методам. При концентрации ингибитора 1 и 5 ммоль/л разница имеется только в знаках этих величин.
При анализе КК наблюдаются весьма частые качественные переходы, когда дескриптор вносит вклад в защитный эффект сначала прямой, а потом обратный в зависимости от концентрации, что выражается в смене знаков от концентрации к концентрации. Это можно наблюдать с коэффициентами корреляции на всех дескрипторах. Так, прямой вклад осуществляют заряды на атомах N1, О2, О3 (причем их вклады равны по всем методам), О10 (сходство особенно заметно при применении неэмпирики и РМ3), а также величина дипольного момента (сходство особенно заметно в DFT и МПДП). Идентичный вклад наблюдается исходя из полуэмпирического метода у N6, О4, О5; О8, и величина НСМО; О2, О3, О10; µ и О3. Менее вероятно прямой вклад создаст заряд на атоме О7(поскольку РМ3 показывает обратный отрицательный вклад), и О9 (где показывает обратный отрицательный вклад также и МПДП).
Обратный отрицательный вклад дают атомы N6, и величина энергии НСМО; менее вероятно это проявляется у О4 и О8, поскольку только 2 метода - один из которых DFT- дают отрицательный КК. Еще менее вероятно это проявляется у О5 (только неэмпирический дает отрицательный знак в величине КК).
Вывод
В данной серии - помимо заряда на атоме азота - прямой вклад в защитный эффект производится примерно на равных основаниях обоими «видами» атомов кислорода. Обратный же вклад осуществляется (помимо заряда на атомах азота и энергии граничной орбитали НС) в основном кетогруппами, поскольку, чем большую плотность отрицательных зарядов несет структура органического соединения, тем ингибирующая способность органического соединения должна быть ниже[5].
Библиографический список
Андреюк Е. И., Козлова И. А. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия. М., 1977.
Клячко Ю.А., Шкловская И.Ю., Иванова И.А. - Зав. лаб. - 1970. - Т.9. -
С.1089-1091.
Сикачина А.А., Белоглазов С.М. Построение статистической зависимости вида «структура-свойства» между биоцидной активностью комплексонов и строением их молекул // Современные научные исследования и инновации. - Май 2014. - № 5
Сикачина А. А. Исследование зависимостей между защитным эффектом от коррозии и квантовохимическим дескриптором молекулярной структуры органических молекул класса комплексонов, использующихся как ингибиторы в средах микробиологической коррозии с участием сульфатредуцирующих бактерий [Текст] / А. А. Сикачина, С. М. Белоглазов // Технические науки: теория и практика: материалы II междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). -- Чита: Издательство Молодой ученый, 2014. -- С. 98-102.
Гоник А. А. Коррозия нефтепромыслового оборудования и меры ее предупреждения. М., 1976.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Взаимосвязь между структурными изменениями в образцах гидроксилапатита, которые содержат примеси, и условиями их синтеза при заданных температурах. Природа и происхождение примесных соединений и решеточных замещений в нанокристаллических порошках.
дипломная работа [7,8 M], добавлен 10.09.2012Процесс нефтеподготовки как важный этап в разработке нефти. Естественные стабилизаторы нефтяных эмульсий. Применение деэмульгаторов для разрушения эмульсий, образованных соединением воды и нефти. Классификация ингибиторов коррозии, примеры бактерицидов.
презентация [91,6 K], добавлен 09.04.2014Физико-химические расчет по равновесию C-O, C-FeO. Растворимость азота и водорода в металле по стадиям технологического процесса. Расчет степени дефосфорации и десульфурации стали. Оценка себестоимости жидкой стали и точки безубыточности ее производства.
презентация [144,4 K], добавлен 24.03.2019Роль стали в машиностроении. Коррозия железоуглеродистых сплавов. Факторы, определяющие возникновение скачка потенциала между металлом и раствором. Сущность понятия "коррозия". Способы решения проблемы коррозии металлов. Производство стали и чугуна.
реферат [23,5 K], добавлен 26.01.2010Характеристика заданной марки стали и выбор сталеплавильного агрегата. Выплавка стали в кислородном конвертере. Материальный и тепловой баланс конвертерной операции. Внепечная обработка стали. Расчет раскисления и дегазации стали при вакуумной обработке.
учебное пособие [536,2 K], добавлен 01.11.2012Сталь марки 15Х - низкоуглеродистая хромистая конструкционная цементуемая сталь содержит углерод, хром и марганец. Анализ влияния углерода и легирующих элементов стали на технологию ее термообработки. Операции термообработки деталей из стали этой марки.
контрольная работа [50,0 K], добавлен 05.12.2008Катодные включения в атмосфере. Влажность воздуха при атмосферной коррозии. Примеси в атмосфере (газы). Особенности процесса морской коррозии. Защита металлов и сплавов от атмосферной коррозии. Применение контактных и летучих (парофазных) ингибиторов.
реферат [40,2 K], добавлен 01.12.2014Механизмы упрочнения низколегированной стали марки HC420LA. Дисперсионное твердение. Технология производства. Механические свойства высокопрочной низколегированной стали исследуемой марки. Рекомендованный химический состав. Параметры и свойства стали.
контрольная работа [857,4 K], добавлен 16.08.2014Понятие и особенности применения защитных покрытий, порядок и правила их нанесения. Технологические режимы окраски поверхностей разными лакокрасочными материалами. Ингибиторы коррозии и специфика их применения в неорганической технологии, эффективность.
контрольная работа [19,5 K], добавлен 28.04.2011Сталь марки 20ХНР - хромоникелевая сталь с содержанием углерода 0,20%, до 1% хрома, никеля и бора. Режим операций предварительной и окончательной термообработки деталей - температура нагрева и микроструктура в нагретом состоянии, охлаждающая среда.
контрольная работа [59,1 K], добавлен 05.12.2008Водород в сплавах на основе железа. Способы определения содержания водорода в металле. Техника производства стали. Технология плавки. Исследования в условиях сталеплавильного производства. Струйно-кавитационное рафинирование.
дипломная работа [171,1 K], добавлен 13.09.2006Разработкаь технологической схемы производства стали марки 35Г2. Характеристика марки стали 35Г2. Анализ состава чугуна, внедоменная обработка чугуна. Определение максимально воможной доли лома. Продувка. Внепечная обработка. Разливка.
курсовая работа [21,7 K], добавлен 28.02.2007Сущность и основные причины появления коррозии металла, физическое обоснование и этапы протекания. Ее разновидности и отличительные свойства: химическая, электрохимическая. Способы защиты от коррозии, используемые технологии и материалы, ингибиторы.
презентация [734,6 K], добавлен 09.04.2015Характеристика и область применения листовой стали марки 20А. Рассмотрение сварочных материалов. Выбор режима кислородной резки стали марки 20А толщиной 8 мм. Описание преимуществ кислородной резки. Основные требования к газорезчику и оборудованию.
курсовая работа [448,3 K], добавлен 17.11.2015Определение концентрации молекул разряженного газа в произвольном объеме, его моделирование. Программы MODMD82.PAS и MODMD82KRUG.PAS. Генерация вектора скорости молекулы и координат точки влета. Расчет относительного распределения концентрации молекул.
дипломная работа [679,8 K], добавлен 06.07.2011Конструкционные стали с повышенным содержанием углерода. Качество и работоспособность пружины. Маркировка и основные характеристики пружинных сталей. Основные механические свойства рессорно-пружинной стали после специальной термической обработки.
курсовая работа [25,4 K], добавлен 17.12.2010Подходы к выбору марки стали для деталей машин. Назначение, конструкция и материалы валов. Критерии их работоспособности и расчет. Анализ условий работы детали и требования, предъявляемые к материалу, графическое изображение режима термической обработки.
курсовая работа [531,6 K], добавлен 22.04.2014Изготовление металлографического шрифа. Дилатометрический анализ, термическая обработка. Испытание материала образцов на ударную вязкость и сопротивление разрыву. Рентгеноструктурный анализ. Определение марки стали, оптимальных режимов термообработки.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.05.2011Процессы, протекающие в стали 45 во время нагрева и охлаждения. Применение стали 55ПП, свойства после термообработки. Выбор марки стали для роликовых подшипников. Обоснование выбора легкого сплава для сложных отливок. Способы упрочнения листового стекла.
контрольная работа [71,5 K], добавлен 01.04.2012Структура, химический состав и назначение стали марки ЭИ 961. Выплавка металла в мартеновской, электродуговой и индукционных печах. Технология электрошлакового переплава стали и контроль качества слитков. Требования к расходуемым электродам и флюсам.
дипломная работа [315,7 K], добавлен 07.07.2014
