بررسی مکانیسم جذب پاراستامول به‌عنوان عامل بازدارنده خوردگی بر روی صفحه‌ (110) فلز آهن با استفاده از محاسبات اصول اولیه

مقدمه و اهداف: درصنایع مختلف از محلول‌های اسیدی به‌طور گسترده برای اسید شویی، حذف ناخالصی‌ها و آلاینده‌ها از سطح اجسام فلزی استفاده می‌شود. این امر منجر به کاهش مقاومت فلز برابر خوردگی می‌شود. هدف این پژوهش، ارزیابی استفاده از برخی داروهای ارزان قیمت به‌عنوان بازدارنده‌های خوردگی سبز جهت کنترل خوردگی فلزات در محیط اسیدی است.مواد و روش‌ها: کیفیت جذب و امکان تشکیل لایه‌ محافظ پایدار داروی پاراستامول بر روی صفحه‌ (110) فلز آهن با استفاده از محاسبات اصول اولیه ‌مبتنی بر نظریه تابعی چگالی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. یافته‌ها: با توجه به وجود حلقه‌ بنزن و گروه‌های عاملی هیدروکسیل و آمید در ساختار پاراستامول، آرایش‌های ساختاری بسیاری ساخته و بهینه شده‌اند. از میان آرایش‌های مختلف، آرایشی که در آن مولکول پاراستامول از طریق حلقه‌ بنزن بر روی صفحه‌ (110) آهن جذب شده بود، از همه پایدارتر بود و انرژی جذب آن 242- کیلوژول بر مول به‌دست آمد. علامت و مقدار انرژی جذب محاسبه شده، نشان از مطلوبیت استفاده از داروی پاراستامول به‌عنوان بازدارنده خوردگی سطح آهن دارد. به‌منظور ارزیابی برهمکنش مولکول-سطح، چگالی حالت‌های تصویر شده، اختلاف چگالی بار، آنالیز بار بیدر و تابع جایگزیدگی الکترون برای حالت جذبی بهینه محاسبه شد.نتیجه‌گیری: از مجموع این بررسی‌ها این‌چنین به‌دست آمد که هیبریداسیون اوربیتال‌های d اتم‌های فلزی و اوربیتال‌های پای حلقه بنزن در قالب پیوند پای بازگشتی، نقش عمده‌ای در جذب مولکول پاراستامول بر روی سطح آهن ایفا کرده‌اند.

investigating the adsorption mechanism of paracetamol as a corrosion inhibitor on the iron (110) plane using first-principles calculations

introduction and objectives: acidic solutions are widely used for acid pickling, removing impurities and contaminants from the surfaces of metal objects in various industries. this process, however, reduces the corrosion resistance of metal. the objective of this study is to assess the application of certain cost-effective pharmaceuticals as eco-friendly corrosion inhibitors to mitigate metal corrosion in acidic environments.materials and methods: the adsorption quality and the potential for forming a stable protective layer of paracetamol on the (110) plane of iron have been investigated and analyzed using first-principles calculations based on density functional theory.results: given the presence of a benzene ring and hydroxyl and amide functional groups in paracetamol’s structure, numerous structural arrangements were created and optimized. among these, the arrangement where the paracetamol molecule was adsorbed onto the (110) plane via the benzene ring proved to be the most stable, with an adsorption energy of -242 kj/mol. the sign and magnitude of the calculated adsorption energy suggest that paracetamol is a suitable corrosion inhibitor for iron surface. the projected density of states, charge density difference, bader charge analysis, and electron localization function for the optimal adsorption state were calculated to evaluate the molecule-surface interaction. conclusion: these analyses revealed that the hybridization of the d orbitals of the metal atoms and the π orbitals of the benzene ring, forming a back-donation π bond, played a major role in the adsorption of the paracetamol molecule on the iron surface.