"تصميم، وتحضير، وتوصيف معقدات العناصر الفلزية مع ليكاندات متعددة المخلب، وتقييم كفاءتها ككوابح للتآكل في الأوساط الحمضية"

الملخص

تتناول هذه الدراسة بشكل منهجي تصميم وتحضير ونشاط روابط شيف الجديدة ثنائية وثلاثية ورباعية التنسيق، بالإضافة إلى معقداتها مع الفلزات الانتقالية، كمثبطات متطورة للتآكل الشديد للفولاذ الطري في الأوساط الحمضية. نقدم في هذا البحث تخليق ثلاثة روابط شيف رباعية التنسيق مانحة لمجموعة N₂O₂، تحتوي على بدائل عطرية متنوعة (–OCH₃، –Cl، –H)، وذلك عن طريق تفاعل التكثيف، وتنسيقها مع أيونات النحاس (II) والنيكل (II) والزنك (II) لتكوين معقدات متعادلة مربعة مستوية أو ثمانية السطوح. استُخدمت تقنيات التحليل العنصري، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR)، ومطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Vis)، والحساسية المغناطيسية، والتوصيلية المولية، والتحليل الحراري الوزني، لتوصيف المركبات بشكل كامل. تم تقييم أداء تثبيط التآكل باستخدام عدة طرق (فقدان الطاقة، والاستقطاب الديناميكي (PDP)، ومطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) في حمض الهيدروكلوريك بتركيز 1 مولار). ومن بين هذه الطرق، أظهر معقد النحاس الثنائي (Cu(II)) مع الرابطة الميثوكسية (Cu–L₂) أعلى كفاءة تثبيط ملحوظة (94.7% عند 5 مم، 25 درجة مئوية)، وأظهر تثبيطًا مختلطًا لكل من التفاعل الأنودي والكاثودي. يتوافق امتزاز المركب مع نموذج لانغموير، حيث تشير قيم طاقة غيبس الحرة (ΔGads ≈ −38.6 كيلوجول/مول) إلى عملية امتزاز فيزيائي وكيميائي مختلطة تلقائية. أكدت حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) أن المجموعات المانحة للإلكترونات تُضيف كثافة إلكترونية بشكل أفضل عند ذرات المانح (النيتروجين، الأكسجين)، مما يقلل فجوة الطاقة ويعزز انتقال الشحنة إلى سطح المعدن. يُقترح آلية تثبيط كاملة، حيث يتم امتزاز المركب المستوي على سطح الفولاذ بشكل أفقي، مما يوفر حاجزًا ضد الأيونات المسببة للتآكل. تُظهر دراسة مقارنة أن المثبطات المُصنّعة تتفوق على العديد من الأنظمة المنشورة حديثًا، أو على الأقل تُضاهيها، من حيث الكفاءة والاستقرار الحراري والملاءمة البيئية. يُحدد بحثنا علاقةً مميزة بين البنية والنشاط، بالإضافة إلى مسار واعد قائم على التصميم الجزيئي العقلاني لمركبات الليجاند-الفلز متعددة التنسيق، نحو حلول مستدامة وعالية الكفاءة لمقاومة التآكل في المعالجات الحمضية الصناعية.