Page 13 - Microsoft Word - aref_Korniy_final.doc

11

Обґрунтовано вибір квантово-хімічних програм для моделювання та
розрахунку систем метал–корозивне середовище. Використовували методи
молекулярної механіки та динаміки, а також квантово-хімічні (напівемпіричні,
метод функціоналу густини), які інтегровані у розрахункових пакетах MOPAC,
GAMESS, StoBe 2011 та ORCA 2.8, NWChem 6.1, DL_POLY_4, що були встановлені
на розрахунковий кластер ФМІ НАН України.
Для прогнозування та оцінювання інгібувальної здатності неорганічних (іонно-
модифіковані цеоліти) та органічних (рамноліпіди) речовин для захисту
алюмінієвих сплавів отримували низку квантово-хімічних дескрипторів, що
характеризують реакційну здатність молекул інгібіторів та їх можливість блокувати
корозійні процеси – повну енергію молекул та їх теплоту утворення, енергії вищої
зайнятої Е HOMO та нижчої вільної Е LUMO молекулярних орбіталей, значення
енергетичної щілини Δ = Е LUMO – Е HOMO, потенціал іонізації, розподіл атомних
зарядів за схемою Маллікена, дипольний момент та інші похідні характеристики.
Локальну реакційну здатність інгібіторів проаналізовано оцінкою показників Фукуї.
У третьому розділі наведено результати квантово-хімічних досліджень
механізмів взаємодії корозивного середовища з локальними електродними ділянками
поверхні алюмінієвих сплавів – інтерметалідами Al 2Cu та Al 2CuMg, які змодельовані
в кластерному наближенні (рис. 3). Методом функціоналу густини оцінено їх
корозійну тривкість у водному середовищі із вмістом гідроксид- та хлорид-іонів.

а б в

Рис. 3. Кластери інтерметалідів: а – Al 2Cu(100); б – Al 2Cu(110); в – Al 2CuMg(110).

Розрахунками характеристик взаємодії молекули води зі складовими кластерів
інтерметаліду встановлено (табл. 1), що шар міді кластера Al 2Cu(100)
гідрофільніший, ніж алюмінієвий, водночас на ступеневій поверхні (110) молекула
води сильніше взаємодіє з атомами алюмінію та магнію в надатомних місцях. Існує
незначне часткове перенесення заряду з адсорбованої молекули води на поверхню
інтерметаліду, в результаті чого молекула набуває деякого позитивного заряду q.
Тобто на алюмінієвому шарі Al 2Cu(100) більш імовірною є конкурентна адсорбція
корозійно-активних іонів.

Таблиця 1. Характеристики адсорбції молекули води на кластерах Al 2Cu та Al 2CuMg
Місце адсорбції d(Me–O), Å d(O–H), Å q(H 2O), ат.од. Е b, еВ
Al 1,811 0,956 0,175 0,231
(100) Cu 2,031 0,948 0,148 0,334

Al 1,762 0,951 0,271 0,384
(110) Cu 3,817 0,943 0,031 0,125
(110) Al 1,892 0,962 0,284 0,302
Cu 4,007 0,984 0,049 0,105
Mg 1,597 0,948 0,297 0,354