Projekti / Programi
Relacija med molekularno strukturo inhibitorjev, njihovo samoureditvijo na površini in korozijsko zaščito kovin
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.01 |
Naravoslovje |
Kemija |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
Raziskovalci (9)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.682 |
Pomen za razvoj znanosti
Nova znanja in koncepti, ki smo jih pridobili tekom izvajanja raziskovalnega projekta, nedvomno predstavljajo pomemben napredek pri razumevanju delovanja organskih inhibitorjev korozije na molekularni ravni. Pokazali smo na pomanjkljivosti in nedoslednosti tradicionalnega koncepta neposrednega povezovanja elektronskih molekulskih lastnosti organskih inhibitorjev z njihovo učinkovitostjo inhibicije korozije, tj., da v splošnem ni mogoče vzpostaviti take neposredne povezave. Za uspešno razumevanje inhibicije korozije je zato potrebna rigorozna obravnava interakcije med gradniki korozijskega sistema, vključno z ustreznim opisom interakcije med molekulo inhibitorja in površino na fazni meji trdno/tekoče, kajti korozija običajno poteka na tej fazni meji. Razvili smo metodo, ki problem obravnava redukcionistično, tj. gre za opis z ustreznim termodinamskim Born-Haberjevim ciklom, kjer proces »razstavimo« na več elementarnih stopenj, ki so izbrane tako, da lahko posamezne prispevke čimbolj verodostojno izračunamo. Razklop na elementarne stopnje tudi omogoča boljše razumevanje celotnega problema.
V nasprotju z intuitivno domnevo smo pokazali, da se v nekaterih primerih nevtralne molekule azolnih inhibitorjev na površino bakra adsorbirajo zelo šibko. To je precej presenetljivo, kajti posledično je mogoče sklepati, da bodo agresivne korozivne zvrsti zlahka izpodrinile inhibitor iz površine. Kako lahko potem takšne molekule delujejo proti koroziji? Ugotovili smo, da se molekule inhibitorjev korozije lahko kemično nekoliko spremenijo, tj. nekatere molekulske kemijske vezi razpadejo in se tvorijo nove. Te transformirane oblike se nato na površino vežejo precej močneje. Pokazali smo, da so v nekaterih primerih te modificirane oblike dejanske zvrsti, ki so aktivne pri inhibiciji korozije. Primer korozijskih inhibitorjev, za katere smo pokazali, da so aktivni proti koroziji v »spremenjeni« obliki, so triazoli in tetrazoli. Po drugi strani pa je obnašanje imidazolov drugačno. Naši izsledki pokažejo, da so proti koroziji bakra molekule aktivne v nevtralni, tj. »nespremenjeni« obliki, medtem ko je proti koroziji železa imidazol aktiven v dehidrogenirani obliki, saj adsorpciji molekule sledi dehidrogenacija, kjer pride do cepitve vezi C-H. To je nepričakovano, kajti na podlagi kemijske intuicije bi namreč pričakovali cepitev vezi N-H (tj. odcep »kislega« vodika). Naši izsledki zato pokažejo, da je »površinska« kemija preučevanih inhibitorjev zelo pestra, saj se lahko te molekule na površino vežejo na veliko različnih načinov. Stabilnost različnih oblik je odvisna od podrobnosti, kar je prednost teh molekul: v različnih razmerah se bodo molekule vezale na različne načine in zavzele eno od številnih možnih oblik in tako vzdržale različne situacije. Na ta način smo torej bistveno prispevali k razumevanju interakcij inhibitorjev korozije s površinami kovin. Študije, ki smo jih izvedli tekom izvajanja raziskovalnega projekta, predstavljajo nov in original pristop k obravnavi inhibicije korozije na molekularni ravni.
Pričakujemo, da bodo imele raziskave, ki smo jih izvedli v okviru projekta, bistven vpliv pri razvoju učinkovitega načrtovanja novih korozijskih inhibitorjev s superiornimi karakteristikami. Poudariti je treba, da ima vsaka, celo najmanjša, izboljšava zaščite kovin pred korozijo velik ekonomski vpliv, saj je problem korozije povezan z mnogimi tehnološkimi področji; gre torej za problem velike dimenzije. Učinkoviti inhibitorji korozije so bili tradicionalno izbrani na podlagi empiričnega eksperimentalnega testiranja večjega nabora spojin. V nasprotju z izkustvenim pristopom poizkusa in napake bi racionalnejše načrtovanje novih inhibitorjev z odličnimi inhibicijskimi lastnostmi pomenilo pomemben dosežek na področju zaščite pred korozijo. Pričakujemo, da bodo znanja in koncepti, ki smo jih pridobili tekom izvajanja projekta, pomembno vplivali na nadaljnji razvoj novih in izboljšanih inhibitorjev korozije.
Pomen za razvoj Slovenije
Naš originalni pristop, ki smo ga razvili tekom izvajanja raziskovalnega projekta, prispeva k ugledu Laboratorija za fizikalno kemijo na Odseku za fizikalno in organsko kemijo na Institutu „Jožef Stefan“ in k znanstveni prepoznavnosti Slovenije. Izvirnost pristopa in prepoznavnost našega laboratorija se še posebej odražata v velikem odzivu v mednarodni strokovni literaturi v tako kratkem času, saj imajo nekateri članki objavljeni v sklopu projekta po deset ali več citatov. Nekateri člani projektne skupine spadajo med najbolj citirane kemike v Sloveniji (dr. Kokalj ima preko 3000 citatov, prof. dr. Milošev pa preko 2000). Velik odziv je bil dosežen tudi na mednarodnih znanstvenih konferencah, kar lahko sodimo po dobro obiskanih predavanjih in številnih vprašanjih, ki so sledila.
V raziskave projekta so bili vključeni tudi trije mladi raziskovalci v okviru njihovih doktorskih disertacij (glej točko-9). Projekt je zato prispeval k njihovemu učnemu in profesionalnemu usposabljanju. V kolikor bi se koncepti, ki smo jih razvili v okviru tega projekta, izkazali za uporabne pri načrtovanju novih, izboljšanih inhibitorjev, bo to imelo tudi gospodarski pomen, saj ima vsaka še tako majhna izboljšava pri korozijski zaščiti kovin velik ekonomski učinek. Slednje je lahko v interesu tudi za nekatera kemijska industrijska podjetja v Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
