- Abstract
- 1. Introducción
- 2. Experimental
- 2.1. Materiales
- 2.2. Métodos
- 2.2.1. Las mediciones de pérdida de peso
- 2.2.2. Las mediciones electroquímicas se llevaron a cabo en el analizador electroquímico CHI 660C (fabricado por CH Instruments, Austin, EE.UU.) a 30°C. La celda consta de tres electrodos, a saber, el electrodo de trabajo (acero), el contraelectrodo (platino) y el electrodo de referencia (SCE). Se dio un tiempo de inmersión de 30 minutos para permitir la estabilización del potencial de circuito abierto (OCP). Cada experimento se repitió tres veces y se informó de un valor medio. Todos los potenciales reportados fueron con respecto al SCE. Para las mediciones de Tafel, las curvas de potencial-corriente se barrieron de -0,2 V a +0,2 V con respecto al potencial de circuito abierto (OCP) a una velocidad de barrido constante de 0,01 V sec-1. Los parámetros de corrosión, como el potencial de corrosión (), la corriente de corrosión (), la pendiente catódica de Tafel () y la pendiente anódica de Tafel () se calcularon a partir del software instalado en el instrumento.
- 2.2.3. Estudios de morfología superficial
- 3. Resultados y discusión
- 3.1. Los valores de la eficiencia de protección porcentual (%) obtenidos a partir del experimento de pérdida de peso para la corrosión del acero en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M en presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina se indican en la Tabla 1. El % se calculó a partir de la siguiente relación: donde y son la pérdida de peso del acero en ausencia y en presencia del inhibidor. Corrosivomedio Concentración del inhibidor % a diferentes temperaturas . mM 30°C 40°C 50°C 60°C HCl En blanco – – – 0.5 74.8 65.3 45.0 34.7 1.0 92.2 87.1 75.4 63.2 2.5 95.5 92.0 86.0 80.0 5.0 96.1 94.2 89.2 85.5 H2SO4 0,5 66,8 57.8 47.6 34.0 1.0 80.1 71.4 65.0 54.7 2.5 89.4 86..3 81.0 76.5 5.0 93.0 91.8 88.0 83.6 Tabla 1 Parámetros de corrosión obtenidos a partir de las mediciones de pérdida de peso para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en presencia de varias concentraciones de lamotrigina. 3.1.1. Efecto de la concentración del inhibidor
- 3.1.2. Efecto de la temperatura
- 3.2. En la figura 4 se muestra el comportamiento de polarización del acero sumergido en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M a 30°C en ausencia y presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina. Los parámetros electroquímicos como el potencial de corrosión (), la densidad de corriente de corrosión (), la pendiente catódica de Tafel (), la pendiente anódica de Tafel (), y el porcentaje de eficiencia de inhibición según los estudios de polarización (%) se enumeran en la Tabla 2. El % se calculó a partir de la siguiente relación: donde y son las densidades de corriente de corrosión en ausencia y presencia de inhibidor, respectivamente. Los resultados señalan principalmente lo siguiente (a) disminuyó con el aumento de la concentración del inhibidor en el orden HCl < H2SO4 lo que reitera que la lamotrigina es más eficaz en HCl. (b) el valor se desplazó hacia un potencial menos negativo (noble). Se ha informado que un compuesto puede ser clasificado como un inhibidor de tipo anódico o catódico sobre la base del desplazamiento en el valor. Si el desplazamiento en es mayor de 85 mV, hacia el ánodo o el cátodo con referencia al blanco, entonces un inhibidor se clasifica como inhibidor de tipo anódico o catódico. En caso contrario, el inhibidor se trata como de tipo mixto. En nuestro estudio, el desplazamiento máximo en el valor fue de alrededor de 65 mV indicando que la lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto, en ambos ácidos. (c) y los valores han cambiado con respecto a la solución libre de inhibidor, para ambos ácidos, lo que reitera que la lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto. Los valores % obtenidos coinciden con los valores %. Medio corrosivo Polarización EIS Concentración de inhibidor (mM) frente a SCE (mV) (A cm-2) (mV dec-1) (mV dec-1) % ( Ω cm2) (F cm-2) % HCl En blanco -0.484 170.0 126 86 – 112 62 – 0.5 -0.460 43.2 112 76 74.5 418 27 73.2 1.0 -0.469 11.4 102 151 93.2 1670 12 93.1 2.5 -0.467 7.0 112 142 95.8 2941 8.8 96.2 5.0 -0.460 5.1 112 107 97.0 3350 9,9 96,6 H2SO4 En blanco -0,489 155.6 123 88 – 72 71 – 0.5 -0.480 49.2 115 77 68.3 222 56 67.5 1.0 -0.478 30.4 94 65 80.4 590 22 87.5 2.5 -0.459 20.3 114 134 86.9 1112 16 93.5 5.0 -0.463 9.8 110 116 93.7 1602 10 95,5 Tabla 2 Parámetros de polarización e impedancia para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina. (a) (b) (a)(b) Figura 4 Parcelas de Tafel para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 con diferentes concentraciones de Lamotrigina, a 30°C. 3.3. Los espectros de impedancia electroquímica para el acero en HCl 1.0 M y H2SO4 0.5 M sin y con diferentes concentraciones de inhibidor de lamotrigina a 30°C se presentan como gráfico de Nyquist en la Figura 5. El diámetro del semicírculo aumentó con la concentración de inhibidor y es significativo en HCl, refleja la eficacia del inhibidor . Se propuso un modelo de circuito equivalente para ajustar y analizar los datos EIS (Figura 6) . Los parámetros EIS calculados de acuerdo con el circuito equivalente se enumeran en la Tabla 2. Popova et al. dijeron que la suma de la resistencia de transferencia de carga () y la resistencia de adsorción () es equivalente a la resistencia de polarización (). La eficiencia de inhibición (%) se calculó utilizando la siguiente ecuación: donde y son los valores de resistencia de polarización en presencia y ausencia de inhibidor. La Tabla 2 reveló que los valores aumentaron y los valores de capacitancia disminuyeron con la concentración de inhibidor para ambos ácidos. La disminución de la capacitancia, que puede ser el resultado de una disminución de la constante dieléctrica local y/o un aumento del espesor de la doble capa eléctrica, sugiere que las moléculas del inhibidor actúan por adsorción en la interfaz metal/solución. Esto indica la formación de una película superficial sobre el acero. Los % obtenidos están en buena concordancia con los % y %. (a) (b) (a)(b) Figura 5 Trama de Nyquist para el acero en 1.0 M HCl y 0.5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de inhibidor de lamotrigina a 30°C. Figura 6 Circuito equivalente utilizado para interpretar los resultados de EIS. 3.4. Estudio de la morfología de la superficie
- 4. Conclusión
- Agradecimientos
Abstract
Se estudió el efecto de inhibición de la corrosión de la lamotrigina sobre el acero en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M mediante técnicas como la pérdida de peso, la polarización y la espectroscopia de impedancia electroquímica. Los resultados indicaron que la lamotrigina es más competente en HCl que en H2SO4 y se justifica por las micrografías electrónicas de barrido. La eficacia de la protección aumentó con la concentración del inhibidor y disminuyó con la temperatura. El estudio de adsorción reveló la adsorción completa de las moléculas de lamotrigina en la superficie del acero.
1. Introducción
Los ácidos HCl y H2SO4 se utilizan ampliamente en procesos como el decapado con ácido, la limpieza con ácido, la descalcificación con ácido y la acidificación de pozos de petróleo, en los que la intención es eliminar las escamas y los depósitos superficiales manteniendo intacto el metal base. Pero los ácidos, tras la eliminación de las escamas y los depósitos, atacan invariablemente al metal precioso, lo que provoca consecuencias perjudiciales de la corrosión ácida. El uso de inhibidores es el método más práctico para combatirla. Los inhibidores son moléculas orgánicas que poseen π-electrones, heteroátomos como el nitrógeno, el azufre y el oxígeno. Estos inhibidores actúan generalmente por adsorción en la superficie del metal formando una fina película protectora. En medios ácidos, el centro rico en electrones se protoniza para convertirse en catión, y se une electrostáticamente a los sitios catódicos del metal, dificultando así la reacción catódica. Los puntos ricos en electrones de la molécula no protonada encuentran sitios reactivos anódicos, reduciendo así la reacción anódica. Así, una molécula orgánica heterocíclica actúa de forma integral. Recientemente, se ha dedicado un esfuerzo considerable a desarrollar nuevos y eficaces inhibidores de la corrosión. Se ha comprobado que las moléculas que contienen tanto N como S pueden reivindicar una excelente inhibición en comparación con las que sólo contienen N o S . Se ha comprobado que los derivados de bis-tiadiazol , los derivados de tiosemicarbazida , los derivados de bencimidazol y las purinas son inhibidores eficientes para el acero.
Generalmente el decapado ácido se realiza a alta temperatura . En ese caso, la eficacia del inhibidor suele disminuir. Por lo tanto, es importante encontrar un inhibidor que sea justo a temperaturas elevadas. El estudio de Tang et al. , Singh y Quraishi demostró que los tiadiazoles conservan la eficacia de la inhibición hasta los 45°C, y los bis-tiadiazoles hasta los 65°C, respectivamente, y se atribuyó a la quimisorción de la molécula del inhibidor en la superficie del acero. Oguzie et al. sostienen que los inhibidores que contienen heteroátomos de azufre favorecen la quimisorción, mientras que los de nitrógeno favorecen la fisisorción, en la superficie del acero, en medios ácidos.
Esto nos hizo elegir la lamotrigina, que tiene caracteres potenciales para funcionar bien a temperaturas elevadas. Tiene cinco átomos de nitrógeno, dos de cloro y dos anillos aromáticos. Estos heteroátomos y electrones π podrían ser centros activos de adsorción. Al ser la lamotrigina una molécula pequeña, facilita las interacciones electrónicas de la molécula inhibidora con el acero e impide los efectos estéricos . Además, la lamotrigina tiene una estructura interna bastante plana que facilita su adsorción en la superficie del metal.
El presente estudio pretendía determinar la capacidad de la lamotrigina para proteger el acero a diferentes temperaturas en HCl y H2SO4. Además, se comprobó la concordancia de los resultados mediante las técnicas de pérdida de peso, Tafel y EIS. Se evaluaron los factores de adsorción y termodinámicos para establecer el mecanismo de adsorción. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) debían ser referidas para confirmar los hallazgos.
2. Experimental
2.1. Materiales
Se utilizaron cupones de acero con una composición de 0,04% de C, 0,35% de Mn, 0,022% de P, 0,036% de S y el resto de Fe (99,55%) para todos los experimentos. Para el método de pérdida de masa se utilizaron cupones de dimensiones 4 cm × 2,5 cm × 0,05 cm y para los métodos de polarización y EIS se utilizaron cupones con un área expuesta de 1 cm2 (el resto está cubierto con resina araldita) con un vástago de 2,5 cm de longitud. Todos los cupones se desgastaron utilizando papeles de esmeril (grado nº: 220, 400, 600, 800 y 1200), se lavaron a fondo con agua destilada, se desengrasaron con acetona y se secaron a temperatura ambiente. Los medios corrosivos soluciones de HCl 1,0 M se prepararon utilizando HCl de grado AR y agua doblemente destilada.
La lamotrigina, también conocida como Lamictal (nombre IUPAC: 6-(2,3-diclorofenil)-1,2,4-triazina-3,5-diamina), es un fármaco anticonvulsivo utilizado en el tratamiento de la epilepsia y el trastorno bipolar. También se utiliza como complemento en el tratamiento de la depresión, aunque se considera un uso no indicado. Las estructuras de la lamotrigina se presentan en la Figura 1.
(a)
(b)
(a)
(b)
(a) Estructura 2D y (b) 3D de la lamotrigina.
2.2. Métodos
2.2.1. Las mediciones de pérdida de peso
Se realizaron sumergiendo la probeta de acero en un vaso de cristal que contenía 100 cm3 de medios corrosivos (HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M) sin y con diferentes concentraciones de inhibidor. Después de un período de inmersión de 4 horas, se sacó la muestra y se lavó bien con agua destilada, se secó y se pesó con precisión utilizando una balanza digital (precisión: ±0,1 mg, modelo nº: AA-2200, fabricado por Anamed Instruments Pvt. Limited, MIDC, Navi Mumbai 400706, India). Para evaluar el efecto de la temperatura en la eficacia de la inhibición de la lamotrigina, se realizaron experimentos a 30, 40, 50 y 60°C. Se utilizó un termostato digital (con una precisión de ±0,5°C) para mantener la temperatura. Todos los experimentos de corrosión se llevaron a cabo en condiciones aireadas y estáticas. Cada medición se repitió tres veces para lograr la reproducibilidad, y se informó de un valor medio.
2.2.2. Las mediciones electroquímicas se llevaron a cabo en el analizador electroquímico CHI 660C (fabricado por CH Instruments, Austin, EE.UU.) a 30°C. La celda consta de tres electrodos, a saber, el electrodo de trabajo (acero), el contraelectrodo (platino) y el electrodo de referencia (SCE). Se dio un tiempo de inmersión de 30 minutos para permitir la estabilización del potencial de circuito abierto (OCP). Cada experimento se repitió tres veces y se informó de un valor medio. Todos los potenciales reportados fueron con respecto al SCE. Para las mediciones de Tafel, las curvas de potencial-corriente se barrieron de -0,2 V a +0,2 V con respecto al potencial de circuito abierto (OCP) a una velocidad de barrido constante de 0,01 V sec-1. Los parámetros de corrosión, como el potencial de corrosión (), la corriente de corrosión (), la pendiente catódica de Tafel () y la pendiente anódica de Tafel () se calcularon a partir del software instalado en el instrumento.
Las mediciones de impedancia se llevaron a cabo utilizando una señal de CA con una amplitud de 5 mV a OCP en el rango de frecuencia de 100 KHz a 10 mHz. Los datos de impedancia se ajustaron al circuito equivalente más apropiado utilizando el software ZSimp Win 3.21. Los parámetros de impedancia se obtuvieron a partir de los gráficos de Nyquist.
2.2.3. Estudios de morfología superficial
Se tomaron micrografías electrónicas de barrido de la superficie del acero sumergido en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M que contenía 2,5 mM de lamotrigina, a 30°C, utilizando un microscopio electrónico de barrido (JEOL, JSM 6400).
3. Resultados y discusión
3.1. Los valores de la eficiencia de protección porcentual (%) obtenidos a partir del experimento de pérdida de peso para la corrosión del acero en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M en presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina se indican en la Tabla 1. El % se calculó a partir de la siguiente relación: donde y son la pérdida de peso del acero en ausencia y en presencia del inhibidor.
Corrosivo
medio
Concentración del inhibidor
% a diferentes temperaturas
.
mM
30°C
40°C
50°C
60°C
HCl
En blanco
–
–
–
0.5
74.8
65.3
45.0
34.7
1.0
92.2
87.1
75.4
63.2
2.5
95.5
92.0
86.0
80.0
5.0
96.1
94.2
89.2
85.5
H2SO4
0,5
66,8
57.8
47.6
34.0
1.0
80.1
71.4
65.0
54.7
2.5
89.4
86..3
81.0
76.5
5.0
93.0
91.8
88.0
83.6
Tabla 1
Parámetros de corrosión obtenidos a partir de las mediciones de pérdida de peso para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en presencia de varias concentraciones de lamotrigina.
3.1.1. Efecto de la concentración del inhibidor
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La variación del % con la concentración de lamotrigina, a 30°C se muestra en la figura 2. De la figura se desprende que la lamotrigina tiene una notable capacidad de protección, tanto en medios de HCl como de H2SO4. Mostró un aumento apreciable en el % con la concentración hasta 2,5 mM tanto para el HCl como para el H2SO4, a partir de ahí, un aumento marginal. A cualquier temperatura seleccionada, en HCl o en H2SO4, el % aumentó con la concentración del inhibidor, lo que sugiere que la magnitud de la adsorción y la cobertura de la superficie por el inhibidor aumenta con la concentración del inhibidor.
Variación de la eficiencia de inhibición con la concentración de inhibidor, a 30°C.
3.1.2. Efecto de la temperatura
La variación del % con la temperatura se muestra en la figura 3, que indica que el %, para ambos ácidos, disminuye con el aumento de la temperatura. Esto sugiere la desorción de moléculas de inhibidor previamente adsorbidas, desde la superficie del acero, a una temperatura elevada indicando la adsorción física de las moléculas de inhibidor . A cualquier temperatura, el % se mantiene en el orden HCl > H2SO4
(a)
(b)
(a)
(b)
Variación del % con la temperatura para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de inhibidor.
3.2. En la figura 4 se muestra el comportamiento de polarización del acero sumergido en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M a 30°C en ausencia y presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina. Los parámetros electroquímicos como el potencial de corrosión (), la densidad de corriente de corrosión (), la pendiente catódica de Tafel (), la pendiente anódica de Tafel (), y el porcentaje de eficiencia de inhibición según los estudios de polarización (%) se enumeran en la Tabla 2. El % se calculó a partir de la siguiente relación: donde y son las densidades de corriente de corrosión en ausencia y presencia de inhibidor, respectivamente. Los resultados señalan principalmente lo siguiente (a) disminuyó con el aumento de la concentración del inhibidor en el orden HCl < H2SO4 lo que reitera que la lamotrigina es más eficaz en HCl. (b) el valor se desplazó hacia un potencial menos negativo (noble). Se ha informado que un compuesto puede ser clasificado como un inhibidor de tipo anódico o catódico sobre la base del desplazamiento en el valor. Si el desplazamiento en es mayor de 85 mV, hacia el ánodo o el cátodo con referencia al blanco, entonces un inhibidor se clasifica como inhibidor de tipo anódico o catódico. En caso contrario, el inhibidor se trata como de tipo mixto. En nuestro estudio, el desplazamiento máximo en el valor fue de alrededor de 65 mV indicando que la lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto, en ambos ácidos. (c) y los valores han cambiado con respecto a la solución libre de inhibidor, para ambos ácidos, lo que reitera que la lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto. Los valores % obtenidos coinciden con los valores %.
Medio corrosivo
Polarización
EIS
Concentración de inhibidor (mM)
frente a SCE
(mV)
(A cm-2)
(mV dec-1)
(mV dec-1)
%
( Ω cm2)
(F cm-2)
%
HCl
En blanco
-0.484
170.0
126
86
–
112
62
–
0.5
-0.460
43.2
112
76
74.5
418
27
73.2
1.0
-0.469
11.4
102
151
93.2
1670
12
93.1
2.5
-0.467
7.0
112
142
95.8
2941
8.8
96.2
5.0
-0.460
5.1
112
107
97.0
3350
9,9
96,6
H2SO4
En blanco
-0,489
155.6
123
88
–
72
71
–
0.5
-0.480
49.2
115
77
68.3
222
56
67.5
1.0
-0.478
30.4
94
65
80.4
590
22
87.5
2.5
-0.459
20.3
114
134
86.9
1112
16
93.5
5.0
-0.463
9.8
110
116
93.7
1602
10
95,5
Tabla 2
Parámetros de polarización e impedancia para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de lamotrigina.
(a)
(b)
(a)
(b)
Figura 4
Parcelas de Tafel para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 con diferentes concentraciones de Lamotrigina, a 30°C.
3.3. Los espectros de impedancia electroquímica para el acero en HCl 1.0 M y H2SO4 0.5 M sin y con diferentes concentraciones de inhibidor de lamotrigina a 30°C se presentan como gráfico de Nyquist en la Figura 5. El diámetro del semicírculo aumentó con la concentración de inhibidor y es significativo en HCl, refleja la eficacia del inhibidor . Se propuso un modelo de circuito equivalente para ajustar y analizar los datos EIS (Figura 6) . Los parámetros EIS calculados de acuerdo con el circuito equivalente se enumeran en la Tabla 2. Popova et al. dijeron que la suma de la resistencia de transferencia de carga () y la resistencia de adsorción () es equivalente a la resistencia de polarización (). La eficiencia de inhibición (%) se calculó utilizando la siguiente ecuación: donde y son los valores de resistencia de polarización en presencia y ausencia de inhibidor. La Tabla 2 reveló que los valores aumentaron y los valores de capacitancia disminuyeron con la concentración de inhibidor para ambos ácidos. La disminución de la capacitancia, que puede ser el resultado de una disminución de la constante dieléctrica local y/o un aumento del espesor de la doble capa eléctrica, sugiere que las moléculas del inhibidor actúan por adsorción en la interfaz metal/solución. Esto indica la formación de una película superficial sobre el acero. Los % obtenidos están en buena concordancia con los % y %.
(a)
(b)
(a)
(b)
Figura 5
Trama de Nyquist para el acero en 1.0 M HCl y 0.5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de inhibidor de lamotrigina a 30°C.
Figura 6
Circuito equivalente utilizado para interpretar los resultados de EIS.
3.4. Estudio de la morfología de la superficie
Se utilizaron imágenes SEM para comprobar la protección de la superficie del acero por el inhibidor. En la Figura 7 se muestran las imágenes SEM de la placa de acero sumergida en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M en ausencia y presencia de una concentración de 2,5 mM de lamotrigina, a 30°C. La imagen SEM del acero en HCl 1,0 M o H2SO4 0,5 M muestra una superficie rugosa con un número innumerable de hoyos, huecos y canales y tiene una superficie grabada con varias profundidades de indentación. Esto se debe esencialmente al lavado de los productos de corrosión solubles de la superficie del metal. Las manchas blanquecinas/grises que se observan en algunos lugares son productos de la corrosión. Esto revela la severidad de la corrosión causada por el HCl 1.0 M y el H2SO4 0.5 M. La imagen SEM del acero en H2SO4 protegido de la lamotrigina muestra mejores condiciones superficiales con pocas imperfecciones de menor profundidad y sin manchas blancas. La imagen SEM del acero en HCl protegido de la lamotrigina estaba menos corroído y conservaba una superficie lisa y vidriosa. Las mejores condiciones de la superficie están en el orden HCl > H2SO4.
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 7
Visualizaciones del MEB del acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en ausencia y presencia de 2,5 mM de lamotrigina. (a) ausencia de inhibidor en 1.0 M HCl, (b) 0.5 M H2SO4, (c) 2.5 mM lamotrigina en HCl, y (d) 2.5 mM lamotrigina en H2SO4.
3.5. Isoterma de adsorción
Las isotermas de adsorción dan suficiente información sobre la interacción de las moléculas del inhibidor con el acero. La cobertura superficial () definida como %/100 (Tabla 1) se probó ajustando a varias isotermas de adsorción como Langmuir, Temkin, Freundlich y Flory-Huggins. Sin embargo, el mejor ajuste se obtuvo con la isoterma de Langmuir. Según la isoterma de Langmuir, la cobertura de la superficie está relacionada con la concentración del inhibidor () mediante la siguiente ecuación: donde es la constante de equilibrio para el proceso de adsorción. El diagrama de versus da una línea recta (mostrada en la Figura 8) con un coeficiente de regresión cercano a 1 sugiere que la adsorción obedece a la isoterma de Langmuir. Los valores pueden calcularse a partir de la intercepción de la línea en el eje y se relacionan con el cambio de energía libre estándar de adsorción () de la siguiente manera: donde es la constante de gas molar (8,314 J K-1 ), es la temperatura absoluta (K), y el valor 55,5 es la concentración de agua en mol dm-3 en la solución. Los valores obtenidos se recogen en la Tabla 3. El valor negativo y alto garantiza la espontaneidad de la adsorción, la estabilidad de la película adsorbida y, por tanto, una mayor eficacia de la inhibición . En nuestro estudio, los valores negativos y altos se situaron en el orden HCl > H2SO4, lo que significa que la ziprasidona es más eficiente en HCl. El valor de -20 kJ mol-1 o inferior indica una interacción electrostática (fisisorción), mientras que los que se sitúan en torno a -40 kJ mol-1 o superior se aceptan generalmente para formar un enlace de tipo coordenado (quimisorción) . En nuestro estudio, el valor de está alrededor de -33 kJ mol-1, tanto para el HCl como para el H2SO4, que es un intermedio, indica que la adsorción implica una mezcla de fisisorción y quimisorción.
Medios corrosivos
Temperatura
(°C)
(×103)
(k mol-1)
HCl
30
9.8
-33.2
40
6.2
-32.9
50
2,3
-31,6
60
1,4
-31,2
H2SO4
30
6.4
-32.1
40
3.6
-31.7
50
2.3
-31.5
60
1.1
-30,7
Tabla 3
Parámetros de adsorción para la adsorción de lamotrigina sobre el acero en soluciones de HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M a diferentes temperaturas.
(a)
(b)
(a)
(b)
Figura 8
Isoterma de Langmuir para la adsorción de lamotrigina en acero en 1.0 M de HCl y 0,5 M de H2SO4.
4. Conclusión
(i)La lamotrigina es un inhibidor eficaz tanto en HCl como en H2SO4, pero se mantiene ligeramente mejor en HCl. Esto fue apoyado explícitamente por todos los métodos empleados en el presente estudio.(ii)La eficacia de la inhibición aumentó con la concentración y disminuyó con la temperatura.(iii)La lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto.(iv)El estudio de adsorción y termodinámico mostró una mezcla de quimisorción y fisisorción del inhibidor.
Agradecimientos
Los autores agradecen a las autoridades del Departamento de Química de la Universidad de Kuvempu, Karnataka, India, por facilitar las instalaciones del laboratorio. Los autores también agradecen al Departamento de Ciencia y Tecnología, Gobierno de la India, Nueva Delhi, (DST: Proyecto de Sanción no. 100/IFD/1924/2008-2009 de fecha 2.07.2008) por proporcionar instalaciones instrumentales.
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(a)
(b)
(a)
(b)
Parcelas de Tafel para el acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 con diferentes concentraciones de Lamotrigina, a 30°C.
(a)
(b)
(a)
(b)
Trama de Nyquist para el acero en 1.0 M HCl y 0.5 M H2SO4 en presencia de diferentes concentraciones de inhibidor de lamotrigina a 30°C.
Circuito equivalente utilizado para interpretar los resultados de EIS.
3.4. Estudio de la morfología de la superficie
Se utilizaron imágenes SEM para comprobar la protección de la superficie del acero por el inhibidor. En la Figura 7 se muestran las imágenes SEM de la placa de acero sumergida en HCl 1,0 M y H2SO4 0,5 M en ausencia y presencia de una concentración de 2,5 mM de lamotrigina, a 30°C. La imagen SEM del acero en HCl 1,0 M o H2SO4 0,5 M muestra una superficie rugosa con un número innumerable de hoyos, huecos y canales y tiene una superficie grabada con varias profundidades de indentación. Esto se debe esencialmente al lavado de los productos de corrosión solubles de la superficie del metal. Las manchas blanquecinas/grises que se observan en algunos lugares son productos de la corrosión. Esto revela la severidad de la corrosión causada por el HCl 1.0 M y el H2SO4 0.5 M. La imagen SEM del acero en H2SO4 protegido de la lamotrigina muestra mejores condiciones superficiales con pocas imperfecciones de menor profundidad y sin manchas blancas. La imagen SEM del acero en HCl protegido de la lamotrigina estaba menos corroído y conservaba una superficie lisa y vidriosa. Las mejores condiciones de la superficie están en el orden HCl > H2SO4.
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
Visualizaciones del MEB del acero en 1.0 M HCl y 0,5 M H2SO4 en ausencia y presencia de 2,5 mM de lamotrigina. (a) ausencia de inhibidor en 1.0 M HCl, (b) 0.5 M H2SO4, (c) 2.5 mM lamotrigina en HCl, y (d) 2.5 mM lamotrigina en H2SO4.
3.5. Isoterma de adsorción
Las isotermas de adsorción dan suficiente información sobre la interacción de las moléculas del inhibidor con el acero. La cobertura superficial () definida como %/100 (Tabla 1) se probó ajustando a varias isotermas de adsorción como Langmuir, Temkin, Freundlich y Flory-Huggins. Sin embargo, el mejor ajuste se obtuvo con la isoterma de Langmuir. Según la isoterma de Langmuir, la cobertura de la superficie está relacionada con la concentración del inhibidor () mediante la siguiente ecuación: donde es la constante de equilibrio para el proceso de adsorción. El diagrama de versus da una línea recta (mostrada en la Figura 8) con un coeficiente de regresión cercano a 1 sugiere que la adsorción obedece a la isoterma de Langmuir. Los valores pueden calcularse a partir de la intercepción de la línea en el eje y se relacionan con el cambio de energía libre estándar de adsorción () de la siguiente manera: donde es la constante de gas molar (8,314 J K-1 ), es la temperatura absoluta (K), y el valor 55,5 es la concentración de agua en mol dm-3 en la solución. Los valores obtenidos se recogen en la Tabla 3. El valor negativo y alto garantiza la espontaneidad de la adsorción, la estabilidad de la película adsorbida y, por tanto, una mayor eficacia de la inhibición . En nuestro estudio, los valores negativos y altos se situaron en el orden HCl > H2SO4, lo que significa que la ziprasidona es más eficiente en HCl. El valor de -20 kJ mol-1 o inferior indica una interacción electrostática (fisisorción), mientras que los que se sitúan en torno a -40 kJ mol-1 o superior se aceptan generalmente para formar un enlace de tipo coordenado (quimisorción) . En nuestro estudio, el valor de está alrededor de -33 kJ mol-1, tanto para el HCl como para el H2SO4, que es un intermedio, indica que la adsorción implica una mezcla de fisisorción y quimisorción.
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(a)
(b)
(a)
(b)
Isoterma de Langmuir para la adsorción de lamotrigina en acero en 1.0 M de HCl y 0,5 M de H2SO4.
4. Conclusión
(i)La lamotrigina es un inhibidor eficaz tanto en HCl como en H2SO4, pero se mantiene ligeramente mejor en HCl. Esto fue apoyado explícitamente por todos los métodos empleados en el presente estudio.(ii)La eficacia de la inhibición aumentó con la concentración y disminuyó con la temperatura.(iii)La lamotrigina es un inhibidor de tipo mixto.(iv)El estudio de adsorción y termodinámico mostró una mezcla de quimisorción y fisisorción del inhibidor.
Agradecimientos
Los autores agradecen a las autoridades del Departamento de Química de la Universidad de Kuvempu, Karnataka, India, por facilitar las instalaciones del laboratorio. Los autores también agradecen al Departamento de Ciencia y Tecnología, Gobierno de la India, Nueva Delhi, (DST: Proyecto de Sanción no. 100/IFD/1924/2008-2009 de fecha 2.07.2008) por proporcionar instalaciones instrumentales.