So sánh khả năng ức chế ăn mòn thép của indole-5-carboxylic acid và 1-benzothiophene-5-carboxylic acid bằng tính toán hóa lượng tử

Đinh Quý Hương * , Nguyễn Như Hậu , Bạch Thị Diệu My , Võ Thị Phương Thảo và Ngô Hồng Cát Vân

* Người chịu trách nhiệm về bài viết: (dinhquyhuong@dhsphue.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 17-04-2023
Ngày nhận bài sửa: 13-11-2023
Ngày duyệt đăng: 16-11-2023
Ngày xuất bản: 20-04-2026
Title: Iron corrosion inhibition ability comparison of indole-5-carboxylic acid and 1-benzothiophene-5-carboxylic acid: A study of quantum chemical calculation
Lượt xem
3
Downloads
0
Trích dẫn
Hương, Đ. Q., Hậu, N. N., My, B. T. D., Thảo, V. T. P., & Vân, N. H. C. (2026). So sánh khả năng ức chế ăn mòn thép của indole-5-carboxylic acid và 1-benzothiophene-5-carboxylic acid bằng tính toán hóa lượng tử. Tạp chí Khoa học và Giáo dục, 66(02), 122-128. Truy vấn từ https://tckhgd.dhsphue.edu.vn/index.php/jse/article/view/229
Số tạp chí
Tập. 66 Số. 02 (2026): Tạp chí Khoa học và Giáo dục: Khoa học Tự nhiên - Công nghệ
Chuyên mục
Tạp chí Khoa học và Giáo dục: Khoa học Tự nhiên – Công nghệ

Abstract

Indole-5-carboxylic acid and 1-benzothiophene-5-carboxylic acid are two selected compounds to evaluate the steel corrosion inhibition ability. Their quantum chemical parameters including highest occupied molecular orbital energy, lowest unoccupied molecular orbital energy, energy gap, chemical hardness, softness, and transferred electrons number between the inhibitor molecule and iron surface are calculated at B3LYP/6-311++G(d,p). The results show that ICA is a better corrosion inhibitor than BTA. Additionally, molecular dynamics simulation reveals the adsorption configurations of the protonated inhibitors on the Fe(110) surface. The binding energies of pICA and pBTA on the iron surface are calculated to be 574.08 and 572.97 kJ/mol, respectively. These results confirm the better iron surface protection ability of ICA compared with BTA in the acidic medium.
Keywords: Indole, Benzothiophene, Corrosion inhibitor, Quantum calculation, DFT

Tóm tắt

Indole-5-carboxylic acid (ICA) và 1-benzothiophene-5-carboxylic acid (BTA) là hai hợp chất được lựa chọn để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn thép. Các thông số hóa lượng tử của chúng bao gồm năng lượng của obitan phân tử bị chiếm cao nhất, năng lượng của obitan phân tử không bị chiếm thấp nhất, khoảng cách năng lượng, độ cứng hóa học, độ mềm phân tử, số lượng electron trao đổi giữa kim loại và chất ức chế ăn mòn indole-5-carboxylic acid và 1-benzothiophene-5-carboxylic acid đã được tính toán ở mức B3LYP/6-311++G(d,p). Kết quả cho thấy ICA là chất ức chế ăn mòn thép tốt hơn BTA. Ngoài ra, các mô phỏng động lực học phân tử cho thấy cấu hình hấp phụ của các chất ức chế proton hóa trên bề mặt Fe(110). Năng lượng liên kết của pICA và pBTA trên bề mặt Fe(110) được tính với các giá trị lần lượt là 574,08 và 572,97 kJ/mol. Các kết quả này một lần nữa khẳng định khả năng bảo vệ bề mặt Fe tốt của ICA so với BTA trong môi trường acid.
Từ khóa: Indole, Benzothiophene, Ức chế ăn mòn, Tính toán lượng tử, DFT

Article Details

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Tài liệu tham khảo

Al-Amiery, A. A., Kadhum, A. A. H., Alobaidy, A. H. M., Mohamad, A. B., & Hoon, P. S. (2014). Novel corrosion inhibitor for mild steel in HCl. Materials, 7(2), 662–672. https://doi.org/10.3390/ma7020662

Al-Mayouf, A. M., Al-Ameery, A. K., & Al-Suhybani, A. A. (1998). Corrosion inhibition of 304SS in sulfuric acid solutions by 2-methyl benzoazole derivatives. Desalination, 116(1), 25–33. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(98)00054-X

Cao, Z., Tang, Y., Cang, H., Xu, J., Lu, G., & Jing, W. (2014). Novel benzimidazole derivatives as corrosion inhibitors of mild steel in the acidic media. Part II: Theoretical studies. Corrosion Science, 83, 292–298. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.02.025

Dinh, Q. H., Duong, T., & Pham Cam, N. (2021). A study of 1-benzyl-3-phenyl-2-thiourea as an effective steel corrosion inhibitor in 1.0 M HCl solution. Journal of Chemistry, 2021, Article 5519411, 14 pages. https://doi.org/10.1155/2021/5519411

El-Meligi, A. A., Turgoose, S., Ismail, A. A., & Sanad, S. H. (2000). Technical note: Effect of corrosion inhibitors on scale removal during pickling of mild steel. British Corrosion Journal, 35(1), 75–77. https://doi.org/10.1179/000705900101501029

Frisch, Æ., Hratchian, H. P., Dennington, R. D., Keith, T. A., Millam, J., Nielsen, A. B., Holder, A. J., & Hiscocks, J. (2009). GaussView 5 reference. Gaussian, Inc.

Gupta, R. K., Malviya, M., Ansari, K. R., Lgaz, H., Chauhan, D. S., & Quraishi, M. A. (2019). Functionalized graphene oxide as a new generation corrosion inhibitor for industrial pickling process: DFT and experimental approach. Materials Chemistry and Physics, 236, Article 121727. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.121727

My, B. T. D., Tuan, D., & Huong, D. Q. (2024). Mild steel corrosion inhibition comparison between indole-5-carboxylic acid and benzofuran-5-carboxylic acid: An integrated experimental and theoretical study. Journal of Molecular Structure, 1296, 136905. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2023.136905

Janak, J. F. (1978). Proof that ∂E/∂nᵢ = εᵢ in density-functional theory. Physical Review B, 18(12), 7165–7168. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.18.7165

Khalil, N. (2003). Quantum chemical approach of corrosion inhibition. Electrochimica Acta, 48(18), 2635–2640. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(03)00307-4

Kokalj, A. (2012). On the HSAB based estimate of charge transfer between adsorbates and metal surfaces. Chemical Physics, 393(1), 1–12. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2011.10.021

Obot, I. B., Kaya, S., Kaya, C., & Tüzün, B. (2016). Density functional theory (DFT) modeling and Monte Carlo simulation assessment of inhibition performance of some carbohydrazide Schiff bases for steel corrosion. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 80, 82–90.

Obot, I. B., & Obi-Egbedi, N. O. (2010). Theoretical study of benzimidazole and its derivatives and their potential activity as corrosion inhibitors. Corrosion Science, 52(2), 657–660. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.10.017

Pearson, R. G. (1987). Recent advances in the concept of hard and soft acids and bases. Journal of Chemical Education, 64(7), 561. https://doi.org/10.1021/ed064p561

Saha, S. K., Dutta, A., Ghosh, P., Sukul, D., & Banerjee, P. (2016). Novel Schiff-base molecules as efficient corrosion inhibitors for mild steel surface in 1 M HCl medium: Experimental and theoretical approach. Physical Chemistry Chemical Physics, 18(27), 17898–17911. https://doi.org/10.1039/C6CP01993E

Salarvand, Z., Amirnasr, M., Talebian, M., Raeissi, K., & Meghdadi, S. (2017). Enhanced corrosion resistance of mild steel in 1 M HCl solution by trace amount of 2-phenyl-benzothiazole derivatives: Experimental, quantum chemical calculations and molecular dynamics (MD) simulation studies. Corrosion Science, 114, 133–145. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.11.002

Tüken, T., Yazıcı, B., & Erbil, M. (2006). The use of polyindole for prevention of copper corrosion. Surface and Coatings Technology, 200(16–17), 4802–4809. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.04.023

Wiberg, K. B. (2004). Basis set effects on calculated geometries: 6-311++G** vs. aug-cc-pVDZ. Journal of Computational Chemistry, 25(11), 1342–1346. https://doi.org/10.1002/jcc.20058