Investigaciones electroquímicas y teóricas del rendimiento del fármaco favipiravir como inhibidor de la corrosión ecológicamente benigno para aleaciones de aluminio en solución ácida.

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 8680 (2023) Citar este artículo

391 Accesos

1 Citas

1 altmétrica

Detalles de métricas

Las aleaciones de aluminio y silicio se han convertido en una opción preferida en las industrias automotriz y aeroespacial gracias a su capacidad de procesamiento tolerante a fallas y características estáticas razonables a costos relativamente asequibles. Este estudio tuvo como objetivo investigar el uso del fármaco favipiravir (FAV) como inhibidor biocompatible y ecológico para proteger la superficie de una aleación de aluminio (AlSi) en un ambiente ácido agresivo (HCl 1,0 M). Las mediciones electroquímicas declaran que FAV se categoriza como un inhibidor de tipo mixto con efecto catódico. A 100 ppm, FAV tuvo la mayor eficacia inhibidora (96,45%). FAV se asocia con valores de capacitancia de doble capa más bajos y una resistencia de transferencia de carga más excelente. Estos resultados muestran que la corrosión de AlSi en HCl 1,0 M se reduce en presencia de FAV. El modelo de Langmuir se adapta bien al comportamiento de adsorción de FAV (R2 ≈ 1). La quimisorción es la adsorción primaria en este ambiente. El cálculo teórico estudia la estructura molecular y el comportamiento de los inhibidores de corrosión. Se han calculado diferentes propiedades químicas cuánticas del FAV, incluida la diferencia de energía (ΔE), la suavidad, la dureza global y la energía de retrodonación en función de los orbitales moleculares más ocupados y más bajos desocupados. Además, el análisis de población de Mulliken y Fukui y el mapa de potencial electrostático molecular representan la distribución de electrones y los centros activos de la molécula. Los hallazgos experimentales y los cálculos químicos cuánticos coincidieron, y se recomienda FAV como inhibidor de corrosión ecológico.

El aluminio es uno de los materiales metálicos más flexibles y asequibles para diversas industrias, desde láminas de embalaje suaves y altamente flexibles hasta las aplicaciones de ingeniería más exigentes. Debido a su excelente capacidad de fundición, la silicona, el principal elemento de aleación de una aleación de aluminio, mejora las características del aluminio. Las aleaciones de fundición a base de AlSi representan alrededor del 90 % de todas las piezas fundidas de aluminio1. Debido a su excelente desgaste, bajos coeficientes de expansión térmica, alta relación resistencia/peso y excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, las aleaciones de AlSi se utilizan ampliamente en diferentes industrias, como el sector del automóvil, particularmente en la producción de pistones2.

Debido a que la mayoría de las operaciones de decapado con ácido de aluminio en la industria utilizan una solución de HCl3,4, la corrosión del aluminio es un problema inevitable que afecta prácticamente a todas las empresas químicas y es uno de los peores desastres tecnológicos de nuestro tiempo. La corrosión es un problema generalizado porque sin duda aumenta el deterioro de nuestras propiedades naturales y sus costos directos en rupias. En consecuencia, proteger el aluminio y sus aleaciones contra las soluciones de ácido clorhídrico es fundamental para las industrias en expansión5.

Se utilizan diferentes moléculas orgánicas como inhibidores de la corrosión de superficies metálicas6,7,8,9. Aunque la mayor protección de estas moléculas orgánicas, la mayoría de ellas provocan un efecto ambiental nocivo. La protección de las aleaciones de aluminio aún necesita más preocupación utilizando materiales resistentes a la corrosión característicos y ecológicos.

Por lo tanto, los investigadores de la corrosión se han concentrado en desarrollar una resistencia a la corrosión menos tóxica y respetuosa con el medio ambiente. Los nuevos inhibidores de la corrosión con un impacto ambiental mínimo, a menudo denominados ecológicos o ecológicos, se han vuelto cada vez más deseables e imprescindibles10,11,12. La alternativa más prometedora para evitar la corrosión del aluminio en soluciones ácidas son los medicamentos, ya que generalmente se derivan de fuentes biológicas, exhiben una fuerte eficiencia de inhibición en concentraciones bajas y son naturalmente biodegradables13,14,15. Hamza et al.16 utilizan el método de pérdida de peso para examinar las características de adsorción y rendimiento del fármaco fenilefrina para corroer la aleación de Al (2024) en HCl 1,0 M. Los autores concluyeron que aumentar la concentración del fármaco mejoraba la eficacia de la inhibición de la fenilefrina. La droga fenilefrina se adsorbió químicamente en la superficie, siguiendo la isoterma de adsorción de Langmuir. A 500 ppm y 303 K, el porcentaje de eficiencia del inhibidor fue cercano al 83,92%.

Los químicos en los medicamentos también son biocompatibles y están creados para disolverse sin esfuerzo en el ambiente acuoso del cuerpo humano porque están hechos para la ingestión humana. Estas características respaldan significativamente la idoneidad de los medicamentos como posibles inhibidores de la corrosión17. Los derivados de pirazina se consideran inhibidores de la corrosión ecológicos y eficaces18,19,20. FAV es un nuevo medicamento antiviral que recibió aprobación en Japón para tratar infecciones de influenza pandémica que aún no se han desarrollado. FAV es un profármaco que se ribosila y fosforila intracelularmente para crear ibofuranosil-5-trifosfato, que es el metabolito activo (T-705-RTP). El nombre químico de este compuesto es 5-fluoro-2-oxo-1H-pirazina-3-carboxamida21,22. La rentabilidad de este tipo de inhibidor aumenta utilizando la fórmula caducada de los medicamentos, como se menciona para otros tipos de medicamentos17.

Los usos de los cálculos cuánticos para estudiar la inhibición de la corrosión han sido ampliamente discutidos23,24,25. El objetivo principal de los enfoques de la química cuántica fue identificar y establecer vínculos entre la estructura molecular y la actividad, y desde entonces se han presentado una gran cantidad de hallazgos valiosos26,27,28. Recientemente, diferentes métodos con diferentes conjuntos de bases han descrito con éxito la importancia estructural de los inhibidores de corrosión y su rendimiento de adsorción en los metales investigados29,30.

Numerosos investigadores están interesados en la cuestión de la relación entre la estructura molecular y la eficacia de los inhibidores investigados31,32. Las propiedades electrónicas de los inhibidores de corrosión han logrado la correlación adecuada, como sus orbitales moleculares más altos ocupados y más bajos desocupados, diferencia de energía, electronegatividad, carga atómica y momentos dipolares. Recientemente, se han aplicado con éxito cálculos teóricos33,34 para relacionar la estructura química de los inhibidores y su eficiencia de adsorción en la superficie del metal.

El objetivo de este trabajo es la evaluación electroquímica de la eficiencia de inhibición de favipiravir (5-fluoro-2-oxo-1H-pirazina-3-carboxamida) como nuevo inhibidor de la corrosión para aleaciones de aluminio en el medio agresivo más adecuado (HCl). Se investigó y discutió el comportamiento de adsorción del fármaco aplicado. Además, se calculan descriptores químicos cuánticos y correlacionan los caracteres electrónicos con los datos experimentales.

BDR Pharmaceuticals International Pvt. Limitado. Ltd. proporcionó favipiravir (5-fluoro-2-oxo-1H-pirazina-3-carboxamida) (FAV) (99,98%) (Mumbai, India). Las aleaciones de aluminio y silicio (AlSi) obtenidas de GEST para la empresa metalúrgica tienen la siguiente composición en peso (en porcentaje): Cu-1,99, Si-9,89, Mn-0,22, Ni-0,269, Zn-2,44, Cr-0,037, Fe-1,10. , Ca-0,004 y Al-equilibrio utilizados en el experimento. El inhibidor utilizado se puede representar a continuación (ver Fig. 1).

Estructura del favipiravir (5-fluoro-2-oxo-1H-pirazina-3-carboxamida).

Con agua destilada y una solución de HCl al 37% (grado AR), se preparó el medio acuoso agresivo (HCl 1,0 M). Las concentraciones de FAV oscilan entre 20 y 100 ppm. FAV es completamente soluble en una solución de HCl 1,0 M sin disolvente.

En los experimentos se utilizó una unidad electroquímica de tres electrodos con AlSi como ánodos y electrodos de referencia y contraelectrodos, un electrodo de calomelanos saturado (SCE) y una bobina de platino, respectivamente. A 1,0 mVs-1 (velocidad de exploración), las curvas potenciodinámicas se movieron de -0,30 a +0,30 V (SCE) con respecto a OCP. Después de sumergir el ánodo en la prueba durante 600 s, en el rango de frecuencia de 100 kHz a 10 mHz, se logró la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en OCP con una perturbación de voltaje (10 mV). Estos métodos se probaron utilizando el “potenciostato/galvanostato/ZRA” Gamry3000 y los datos se analizaron utilizando Echem Analyst 7.

Para cada concentración, se realizaron tres experimentos replicados. La desviación estándar y los valores medios para las mediciones del rendimiento de inhibición del FAV se mostraron estadísticamente.

Utilizando el modelo de cálculo DMol3 de Materials Studio v7.0, las moléculas investigadas se construyeron y optimizaron geométricamente utilizando el conjunto de bases DNP. Parámetros químicos cuánticos como el orbital molecular Frontier, “los orbitales moleculares más ocupados (EHOMO) y más bajos desocupados (ELUMO), diferencia de energía “ΔE”, potencial de ionización “I”, afinidad electrónica “A”, electronegatividad “χ”, suavidad “ σ”, y la dureza global “η” se obtuvieron utilizando las siguientes relaciones28,35.

La orientación de la molécula del inhibidor sobre la superficie metálica se determinó mediante simulaciones de recocido por adsorción. Usando un espesor fraccionario de 7,014 y un plano de escisión de 111, se puede dividir una celda unitaria de Al cúbica en masa para producir la superficie de adsorbato. Con el fin de eliminar cualquier posible interacción entre las imágenes periódicas del sistema, se construyó una supercélula de 6 × 6 × 1 y se copió repetidamente en tres dimensiones con al menos 20 mm de vacío entre cada copia. Los potenciales moleculares optimizados en fase condensada para estudios de simulación atomística (COMPASS), un campo de fuerza de segunda generación que hace posibles predicciones precisas de propiedades termofísicas para una variedad de materiales, se utilizaron dependiendo de Gaussian 09 para agregar un FAV de geometría optimizada al superficie de aleación metálica utilizando el localizador de adsorción incluido en el paquete Biovia Materials Studio36.

En la Fig. 2a se muestra la gráfica de OCP frente al tiempo para AlSi en una solución de HCl 1,0 M en ausencia y presencia de diferentes dosis de FAV a 298 K. Después de 600 s, el OCP se volvió estable y estable.

( a ) Gráfico de OCP contra el tiempo y ( b ) Perfiles de polarización para AlSi en ausencia y presencia de diferentes dosis de FAV en HCl 1,0 M a 298 K.

La Figura 2b declara el patrón de polarización catódica y anódica en HCl 1,0 M para AlSi a 298 K en ausencia/presencia de varias dosis de FAV. La utilización de líneas de Tafel para cuantificar descriptores cinéticos electroquímicos que involucran potencial de corrosión (Ecorr), pendientes de Tafel (Ba y Bc) y la densidad de corriente de corrosión (Icorr) (ver Tabla 1). El Icorr representa la velocidad de corrosión electroquímica37. La eficiencia inhibidora (EP%) de FAV se calcula usando38:

donde Icorr(0): la densidad actual de corrosión del blanco.

Con respecto a la Tabla 1, los resultados indican que agregar FAV provoca una reducción significativa en la densidad de corriente de Icorr. Cuando se introduce FAV en HCl 1,0 M, los procesos de disolución del metal anódico y de reducción catódica se ralentizan. Un examen adicional revela que el impacto de suprimir la reacción de disolución anódica de AlSi es menos pronunciado que el efecto de obstaculizar el proceso de reducción catódica.

La Tabla 1 demuestra que agregar FAV solo cambia ligeramente la dirección catódica de los valores de Ecorr. Cuando Ecorr varía en más de 85 mV, el inhibidor se clasifica como catódico o anódico39. Ecorr está cambiando aproximadamente 17 mV en comparación con una solución en blanco (Tabla 1), lo que indica que FAV es un inhibidor de tipos mixtos.

La adición de FAV resultó en cambios considerables en los valores Ba y Bc, como se muestra en la Tabla 1. El cambio en las lecturas de Ba estuvo relacionado con el potencial de un proceso de complejación redox que involucra complejos AlSi-FAV, y también estuvo influenciado por la cantidad del FAV40. La eficacia inhibidora mejora a medida que la concentración de FAV aumenta de 20 a 100 ppm. La eficacia de inhibición máxima (EP% = 96,45) se alcanza a 100 ppm, lo que indica que FAV es un inhibidor eficaz de AlSi (HCl 1,0 M). La eficiencia de corrosión de FAV no cambia significativamente por encima de 100 ppm. Esto es más importante debido a la formación de un recubrimiento absorbente y resistivo de FAV en la superficie de AlSi41. La capa es una barrera física que evita que especies corrosivas se difundan a la superficie de AlSi. El FAV se adsorbió en la superficie del AlSi debido a la existencia de átomos de oxígeno y nitrógeno. Se cree que los átomos de oxígeno y nitrógeno son el punto central de reacción del proceso de adsorción. La adsorción de FAV en una superficie de AlSi generalmente implica el intercambio de una o más moléculas de H2O que han sido adsorbidas en la superficie de AlSi.

Para recopilar información sobre las capas tensioactivas del AlSi, se realizó un estudio EIS en HCl 1 M sin y con varias dosis de FAV. La Figura 3a muestra el gráfico de Nyquist apropiado y la Fig. 3b muestra los gráficos de Bode del AlSi que se estudió a 298 K. Los gráficos de Nyquist representan un bucle capacitivo que opera a una frecuencia muy alta (HF) y un circuito inductivo que opera a una frecuencia baja. (LF). La resistencia a la transferencia de carga de la capa de óxido sobre Al podría atribuirse al bucle capacitivo de HF42,43. Un circuito inductivo también fue responsable de la disolución del Al a bajas frecuencias y de la redisolución de la película de óxido superficial. La variación del área de la superficie o la modificación de las propiedades de la película de sal, como la densidad, la conductividad iónica o el espesor, pueden explicar el comportamiento inductivo. El diámetro de los bucles HF y LF aumentó notablemente a medida que aumentó la cantidad de FAV. Esto podría deberse a la formación de una película en la cara de la aleación de AlSi44,45.

Espectros de impedancia (a) Nyquist, (b) Módulo de Bode y diagramas de ángulo de fase, (c) circuito equivalente para AlSi en ausencia y presencia de diferentes dosis de FAV en HCl 1,0 M a 298 K.

La gráfica de Z versus frecuencia en la Fig. 3b demuestra que la impedancia, que está conectada a la resistencia de transferencia de carga, Rct, aumenta a medida que aumenta la concentración de FAV. Debido a su naturaleza polar, la alta concentración de moléculas FAV en la solución tiende a adherirse a la superficie de la aleación AlSi e interactuar entre sí para formar un conjunto de capas capaz de impedir la transferencia de carga de electrones, que es lo que causa la |Z| incremento.

Además, se observa que la presencia del FAV hace que aumente la fase máxima de frecuencia media (ɵmax) (ver Fig. 3b). El aumento de ɵmax infiere un impacto de barrera más efectivo por parte de las capas FAV hacia los iones corrosivos porque el comportamiento de frecuencia media es causado por la difusión a través de las películas superficiales.

En la Fig. 3c se muestra el ajuste de los datos EIS a un modelo de circuito eléctrico equivalente.

Los datos de impedancia EIS se registraron en la Tabla 2. FAV aumenta la resistencia de transferencia de carga (Rct) al tiempo que disminuye la capacitancia de doble capa (Cdl). Estos resultados demuestran que la inclusión del compuesto FAV minimiza la corrosión de AlSi en HCl 1,0 M. El poder inhibidor de FAV se calcula a partir de datos EIS (ER%) empleando las siguientes fórmulas46:

donde Rcto: la resistencia de transferencia de carga para el blanco.

Las lecturas de ER% aumentan con la dosis de FAV (Tabla 2). En dosis altas de 100 ppm), el ER% de FAV se convirtió en 81,29%. El patrón de eficiencia en el análisis de impedancia es análogo al del análisis de polarización.

Una isoterma de adsorción es útil para determinar las formas, ubicaciones e interacciones entre una superficie metálica y un inhibidor. Los principales parámetros que explican el comportamiento de un inhibidor en un medio corrosivo sobre la superficie del metal son θ la cobertura de la superficie y (C) la concentración del inhibidor. Se aplicaron los modelos de Langmuir para caracterizar el proceso de adsorción y las interacciones entre superficies metálicas y moléculas de PAV. La pendiente, la intersección y el coeficiente de regresión se determinan aplicando los modelos mencionados anteriormente y trazando los valores mediante una ecuación lineal. El modelo de Langmuir tiene los mejores valores de R2, aproximadamente igual a 1. Por lo tanto, esperábamos que la superficie de AlSi tuviera varios sitios de corrosión activos, cada uno cubierto por una molécula adsorbida47.

La relación entre la concentración (CFAV) y la cobertura de superficie (θ) de inhibidores en el modelo de Langmuir se expresa de la siguiente manera:

donde Kads: la constante de equilibrio y CFAV: la concentración del inhibidor mediante la sustitución en la ecuación anterior con los valores de cobertura de superficie (θ) obtenidos de la medición de PP y EIS y luego trazando una relación entre CFAV/\(\theta\) y CFAV podemos calcular los valores de Kads, Fig. 4. Los valores calculados de Kads del inhibidor son 0,014592 y 0,012618 M-1 para PP y EIS respectivamente. Los valores más altos de Kads indican una fuerte adsorción del inhibidor en la superficie de la aleación AlSi48,49. La energía libre estándar de adsorción ΔG0ads se obtuvo utilizando la siguiente relación9,50:

Isotermas de adsorción de Langmuir para FAV a 298 K, obtenidas a partir de datos de PP, EIS.

La concentración de moléculas de agua en la solución (en moles/l) está representada por el factor 55,5, y R: la constante universal de los gases (8,314 J/Kmol). Los ΔG0ads negativos indican que la adsorción de FAV es un proceso termodinámicamente espontáneo que puede formar una capa protectora estable sobre la superficie de la aleación de Al Si. En general, si ΔG0ads tiene un valor absoluto inferior a 20,0 kJ/mol. El proceso de adsorción es fisisorción; sin embargo, si la energía de adsorción es < 40,0 kJ/mol, la adsorción es quimisorción. pp tiene un valor de −58,5653 kJ/mol, mientras que EIS tiene un valor de −54,8825 kJ/mol. Así, la principal adsorción, en este caso, es la quimisorción51,52.

Los cálculos computacionales suelen estudiar el mecanismo de inhibición de la corrosión sin utilizar instrumentos de laboratorio53. Utilizando estos resultados, es posible sugerir un método de correlación entre FAV y aleaciones de aluminio. La reactividad de los inhibidores se ha visualizado utilizando el potencial electrostático molecular (MEP) basándose en los colores del área para ataques nucleofílicos y electrofílicos. Los mapas MEP de los inhibidores protonados y neutros se muestran en la Fig. 5a. Los colores rojo y verde en el mapa del MEP son vulnerables al ataque nucleofílico, mientras que el verde y el azul son vulnerables al ataque electrofílico54.

(a) Potencial electrostático molecular (b) optimizado, HOMO y LUMO para FAV. (c) Funciones de Fukui para FAV.

Después de la optimización de la geometría (energía total = - 640 eV), las distribuciones HOMO (capacidad de donación de electrones) y LUMO (capacidad de retrodonación) del inhibidor se obtienen y se representan en la Fig. 5b. El HOMO se localizó sobre la parte rica en densidad electrónica del FAV (anillo de benceno y oxígeno). Además, LUMO se encuentra en toda la molécula. Con respecto a la Tabla 3, FAV posee una menor diferencia de energía y EHOMO y un pequeño valor de ELUMO, lo que indica su absorción en la superficie de AlSi mediante donación y retrodonación28,55. Además, un valor más bajo de brecha de energía (ΔE), electronegatividad y potencial de ionización (ver Tabla 3) facilitan la tendencia del FVA a donar un electrón al orbital vacante de la aleación investigada. El momento dipolar (μ) mide qué tan hidrófoba es una molécula, y los resultados indican que las moléculas con un momento dipolar más bajo son más propicias para la eficiencia de adsorción de la molécula inhibidora en la superficie del metal32. Ebenso et al.56 calculan el cambio de energía relacionado con la interacción retrodonación dependiendo de la dureza global (ΔEbackdonación = − η/4). Para FAV, los valores energéticos negativos indican que el proceso de donación y retrodonación se ve favorecido energética o espontáneamente. El valor más bajo del momento dipolar de FAV (μ = 1,65 Debye) confirmó su eficiencia de adsorción. Además, se calculan otros descriptores cuánticos importantes, como la dureza global (η) y la mayor suavidad (σ), y demuestran la importante reactividad de FAV57.

Con respecto al mapa MEP y los descriptores cuánticos calculados previamente, el fármaco investigado posee un carácter nucleofílico con sitios menos electrofílicos, lo que indica una gran tendencia a la adsorción en la superficie del metal con la donación posterior soportada. Las propiedades electrónicas anteriores se comparan con los datos experimentales, y ambos confirmaron la capacidad del FAV para la donación y la retrodonación de formar una capa resistiva sobre la superficie del metal.

Además, el análisis de poblaciones de Mulliken y Fukui se puede utilizar para calcular cargas atómicas, y estos cálculos pueden ser útiles para comprender las características moleculares de las moléculas FAV. Estos directorios se generan utilizando el módulo Dmol3 en el software Materials Studio 7. Los índices de Fukui son un indicador crítico que muestra la reactividad local de una sustancia química. Como resultado, es fundamental realizar un examen detallado de los sitios atómicos para comprender mejor cómo se relacionan los sitios reactivos locales y los efectos inhibidores. Además, definir estos sitios atómicos desde la perspectiva de la reactividad de una molécula permite vincular estas hipótesis58.

Las funciones de Fukui condensadas se presentan en la figura 5c para los ataques nucleofílicos (f+) y electrofílicos (f-), además del ataque electrófilo al átomo de N. Las cargas atómicas de Mulliken calculadas para los átomos de cada compuesto muestran que los átomos de nitrógeno y oxígeno suelen ser los más electronegativos. La Figura 5c muestra las funciones de Fukui condensadas para los ataques (f+) y (f−), así como el ataque electrófilo al átomo de N. El cálculo de las cargas atómicas de Mulliken para los átomos de cada compuesto demuestra que los átomos más electronegativos son N y O.

La Figura 6 muestra los recocidos de adsorción del FAV sobre la superficie de AlSi. FAV tiene energía de adsorción durante el proceso de simulación, lo que confirma la eficiencia de inhibición de FAV [111] (ver Tabla 4). Como resultado, las moléculas de FAV se adsorben en la superficie de AlSi, generando capas adsorbidas estables que brindan protección contra la corrosión para la superficie de AlSi a partir de HCl 1,0 M, como lo han demostrado estudios tanto prácticos como teóricos. En este escenario, la presencia de un grupo amida proporciona una capacidad más notable para interactuar con la superficie de AlSi. Como resultado, es innegable que la existencia de heteroátomos y grupos donadores de electrones, así como la deslocalización del electrón π, facilitan la interacción y el grado de adsorción del FAV examinado. La Tabla 4 resume la interacción y la energía de unión del inhibidor investigado. El FAV tiene una energía de unión más alta (212,28 kcal/mol) en comparación con otros fármacos, derivados antipirina58 y sustancias antifúngicas que se aplicaron como inhibidores verdes para aleaciones de aluminio (bifonazol (BE = − 76,31), econazol (BE = − 76,31), y Butoconazol (BE = − 76,31))59. Esto confirmó que FAV tiene mayores posibilidades de adherirse a superficies metálicas y es más eficaz60.

Vistas lateral y superior de la configuración más apropiada para la adsorción de FAV en la superficie de Al (110) obtenida mediante simulaciones MD en la solución acuosa.

Para evaluar los efectos inhibidores observados y arrojar luz adicional sobre cómo el fármaco favipiravir inhibe la corrosión e interactúa con las superficies metálicas, se investigaron cálculos químicos cuánticos y mediciones electroquímicas. De la investigación se pueden extraer los siguientes hallazgos:

El fármaco FAV muestra una excelente inhibición de la corrosión de aleaciones de aluminio (AlSi) en un ambiente ácido.

La eficacia de inhibición del fármaco investigado aumenta con la concentración, alcanzando un rendimiento máximo del 96,45% a 100 ppm.

Los experimentos de polarización y EIS demostraron que FAV influye considerablemente en la tasa de corrosión de AlSi y actúa como un inhibidor de tipo mixto.

La isoterma de Langmuir gobierna la adsorción de FAV en superficies de AlSi.

La adsorción de FAV en la superficie de AlSi es espontánea con productos químicos de naturaleza.

FAV posee una energía de unión más alta = 212 kcal/mol, lo que indica que es más probable que se absorba en superficies metálicas y es más potente que los fármacos enumerados anteriormente.

Los parámetros de corrosión determinados a partir de cálculos experimentales y cuánticos se corresponden bien.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Zolotorevsky, VS, Belov, NA y Glazoff, MV en Fundición de aleaciones de aluminio (Moscú, 2007).

Rosliza, R., Nik, WBW y Senin, HB El efecto del inhibidor sobre la corrosión de aleaciones de aluminio en soluciones ácidas. Madre. Química. Física. 107, 281–288 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Khireche, S., Boughrara, D., Kadri, A., Hamadou, L. y Benbrahim, N. Mecanismo de corrosión de aleaciones de Al, Al-Zn y Al-Zn-Sn en una solución de NaCl al 3% en peso. Corros. Ciencia. 87, 504–516 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA Inhibición de la corrosión del material de la tubería del intercambiador de calor (titanio) en plantas desalinizadoras de MSF en una solución de limpieza ácida utilizando compuestos nitro aromáticos. Desalinización 439, 73–79 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA, Essehli, R. y El Bali, B. Evaluación del rendimiento del fosfato NaCo (H2PO3) 3.H2O como inhibidor de la corrosión del aluminio en soluciones de refrigerante de motores. RSC Avanzado. 5, 48868–48874 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Şafak, S., Duran, B., Yurt, A. & Türkoğlu, G. Bases de Schiff como inhibidor de la corrosión para aluminio en solución de HCl. Corros. Ciencia. 54, 251–259 (2012).

Artículo de Google Scholar

Eddy, NO, Momoh-Yahaya, H. & Oguzie, EE Estudios teóricos y experimentales sobre los potenciales de inhibición de la corrosión de algunas purinas para aluminio en HCl 0,1 M. J. Adv. Res. 6, 203–217 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Abdallah, M., Kamar, EM, Eid, S. & El-Etre, AY Pegamento animal como inhibidor verde para la corrosión del aluminio y aleaciones de aluminio-silicio en soluciones de hidróxido de sodio. J. Mol. Licuado. 220, 755–761 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

El-Shamy, OAA, Al-Ayed, AS Investigación del efecto inhibidor de los derivados de hexatrietanolamina sobre la corrosión de tuberías de acero al carbono en HCL 1M. En Investigación de materiales avanzados, págs. 216–221. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.787.216 (2013)

Bashir, S., Thakur, A., Lgaz, H., Chung, I.-M. & Kumar, A. Eficiencia de inhibición de la corrosión del bronopol sobre aluminio en una solución de HCl 0,5 M: conocimientos de estudios químicos cuánticos y experimentales. Interfaces de surf 20, 100542 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Chen, T., Gan, H., Chen, Z., Chen, M. & Fu, C. Enfoque ecológico para la inhibición de la corrosión de la aleación de aluminio AA5083 en solución de HCl mediante medicamentos vencidos de vitamina B1. J. Mol. Estructura. 1244, 130881 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Fayomi, OSI, Akande, IG, Popoola, API & Molifi, H. Estudios de polarización potenciodinámica de fármacos cefadroxilo y dicloxacilina sobre la susceptibilidad a la corrosión del aluminio AA6063 en ácido nítrico 0,5 M. J. Mater. Res. Tecnología. 8, 3088–3096 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Abd El-Rehim, SS, Hassan, HH, Deyab, MAM y Abd El Moneim, A. Investigaciones experimentales y teóricas de la adsorción y las propiedades inhibidoras de Tween 80 sobre la corrosión de la aleación de aluminio (A5754) en medios alcalinos. Z. Phys. Química. 230, 67–78 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MAM Inhibición de la corrosión y comportamiento de adsorción del lauril éter sulfato de sodio en acero al carbono 180 en solución de ácido acético y su sinergismo con etanol. J. Detergente tensioactivo. 18, 405–411 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, T., Wang, J., Zhang, G. y Liu, H. El mecanismo de promoción de la corrosión de Aspergillus niger en la aleación de aluminio 5083 y el rendimiento de inhibición del nitrato de miconazol. Corros. Ciencia. 176, 108930 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Hamza, RA, Samawi, KA y Salman, T. Estudios de inhibición de la corrosión de aleaciones de aluminio (2024) en una solución de clorhidrato ácido utilizando un fármaco de fenilfrina caducado. Egipto. J. química. 63, 2863–2875. https://doi.org/10.21608/ejchem.2020.19583.2222 (2020).

Artículo de Google Scholar

Quraishi, MA y Chauhan, DS Medicamentos como inhibidores de la corrosión ambientalmente sostenibles. En Inhibidores de corrosión sostenibles II: síntesis, diseño y aplicaciones prácticas, 1–17 (Publicaciones ACS, 2021).

Obot, IB & Umoren, SA en Métodos de inhibición de la corrosión con un inhibidor de corrosión de pirazina, (2020).

Obot, IB, Umoren, SA y Ankah, NK Derivados de pirazina como inhibidores de la corrosión del acero en campos petroleros verdes. J. Mol. Licuado. 277, 749–761 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Li, X., Deng, S. & Fu, H. Tres derivados de pirazina como inhibidores de la corrosión del acero en una solución de H2SO4 1,0 M. Corros. Ciencia. 53, 3241–3247. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.05.068 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Morsy, MI y cols. Un nuevo método LC-MS/MS para la determinación del posible candidato antiviral favipiravir para el tratamiento de emergencia del virus SARS-CoV-2 en plasma humano: aplicación a un estudio de bioequivalencia en voluntarios humanos egipcios. J. Farmacéutica. Biomédica. Anal. 199, 114057 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mohamed, MA et al. Innovador sensor electroquímico para la determinación precisa del nuevo tratamiento antiviral COVID-19 favipiravir en presencia de fármacos coadministrados. J. Electroanal. Química. 895, 115422 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Abdel-karim, AM, Shahen, S., Elsisi, DM, Hyba, AM y El-Shamy, OAA Estudios experimentales y teóricos de mejora de la resistencia a la corrosión del acero al carbono en HCl 1 M mediante un resto de teofilina con híbrido de quinoxalinosulfonamida. J. Bio Tribu Corros. 8, 70. https://doi.org/10.1007/s40735-022-00666-0 (2022).

Artículo de Google Scholar

Chen, S. & Kar, T. Investigación teórica de las eficiencias de inhibición de algunas bases de Schiff como inhibidores de la corrosión del aluminio. En t. J. Electroquímica. Ciencia. 7, 6265–6275 (2012).

CAS Google Académico

Chauhan, DS, Verma, C. y Quraishi, MA Aspectos estructurales moleculares de los inhibidores de corrosión orgánicos: conocimientos experimentales y computacionales. J. Mol. Estructura. 1227, 129374 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

El-Shamy, OAA y Nessim, MI Actividades de superficie y cálculos químicos cuánticos para diferentes tensioactivos catiónicos gemini sintetizados. Tensioactivos tensioactivos Deterg. 54, 443–447 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Haque, J., Verma, C., Srivastava, V., Quraishi, MA y Ebenso, EE Estudios químicos experimentales y cuánticos de tetrahidropiridinas funcionalizadas como inhibidores de la corrosión para acero dulce en ácido clorhídrico 1 M. Resultados Fís. 9, 1481-1493. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.04.069 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

El-Shamy, OAA Estudios teóricos semiempíricos de derivados de 1,3-benzodioxol como inhibidores de la corrosión. En t. J. Corros. 2017 (2017).

Hussien, H. y col. Evaluaciones experimentales y teóricas: Síntesis verde de un nuevo compuesto orgánico bis etanotioil oxalamida como inhibidor de la corrosión del cobre en NaCl al 3,5%. Egipto. J. química. 66, 189–196. https://doi.org/10.21608/ejchem.2023.182301.7364 (2023).

Artículo de Google Scholar

Zheng, X., Zhang, S., Gong, M. & Li, W. Estudio experimental y teórico sobre la inhibición de la corrosión del acero dulce mediante l-prolinato de 1-octil-3-metilimidazolio en solución de ácido sulfúrico. Ing. de Indiana. Química. Res. 53, 16349–16358. https://doi.org/10.1021/ie502578q (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Cruz, J., Martınez, R., Genesca, J. & Garcıa-Ochoa, E. Estudio experimental y teórico de la 1-(2-etilamino)-2-metilimidazolina como inhibidor de la corrosión del acero al carbono en medios ácidos. J. Electroanal. Química. 566, 111–121 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Niamien, PM et al. Correlación entre la estructura molecular y el efecto inhibidor de algunos derivados de bencimidazol. Madre. Química. Física. 136, 59–65 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Cruz, J., Pandiyan, T. y García-Ochoa, E. Un nuevo inhibidor para acero al carbono dulce: estudios electroquímicos y DFT. J. Electroanal. Química. 583, 8-16 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Van Gheem, E. et al. Espectroscopia de impedancia electroquímica en presencia de distorsiones no lineales y comportamiento no estacionario: Parte I: Teoría y validación. Electrochim. Acta. 49, 4753–4762 (2004).

Artículo de Google Scholar

Ashmawy, AM, El-Sawy, AM, Ali, AA, El-Bahy, SM & Alahl, AAS Rendimiento de estabilidad oxidativa de nuevos derivados de azofenol como antioxidantes en fluidos de trabajo para aplicaciones solares de alta temperatura. Sol. Materia energética. Sol. Células. 230, 111282 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Akkermans, RLC, Spenley, NA y Robertson, SH Métodos Monte Carlo en Materials Studio. Mol. Simultáneo. 39, 1153-1164 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA La influencia de diferentes variables en el comportamiento electroquímico del acero dulce en agua de refrigeración circulante que contiene especies aniónicas agresivas. J. Electroquímica de estado sólido. 13, 1737-1742 (2009).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA y Abd El-Rehim, SS Sobre la asociación tensioactivo-polímero y su efecto sobre el comportamiento de corrosión del acero al carbono en ácido ciclohexano propiónico. Corros. Ciencia. 65, 309–316 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Nessim, MI, Zaky, MT & Deyab, MA Tres nuevos líquidos iónicos gemini: Síntesis, caracterizaciones y aplicaciones anticorrosión. J. Mol. Licuado. 266, 703–710 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA, Fouda, AS, Osman, MM y Abdel-Fattah, S. Mitigación de la corrosión ácida en acero al carbono mediante nuevos derivados de pirazolona. RSC Avanzado. 7, 45232–45240 (2017).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Deyab, MA Comprensión del mecanismo anticorrosión y el rendimiento de los líquidos iónicos en aplicaciones de desalinización, petróleo, decapado, desincrustación y limpieza ácida. J. Mol. Licuado. 309, 113107 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA & Mele, G. Placa bipolar de acero inoxidable recubierta con recubrimientos compuestos de polianilina/Zn-porfirina para celdas de combustible de membrana de intercambio de protones. Ciencia. Rep. 10, 3277 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Deyab, MA Propiedades anticorrosión de los recubrimientos de nanocompuestos: una revisión crítica. J. Mol. Licuado. 313, 113533 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA, Hamdi, N., Lachkar, M. y El Bali, B. Nanocompuestos de arcilla/fosfato/epóxido para mejorar la actividad del recubrimiento hacia la resistencia a la corrosión. Prog. Org. Abrigo. 123, 232–237 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

El-Shamy, OAA & Deyab, MA Nuevos recubrimientos anticorrosivos basados en nanocompuestos de epoxi, quitosano y plata. Madre. Letón. 330, 133298. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.133298 (2023).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA & Abd El-Rehim, SS Influencia de los polietilenglicoles en la inhibición de la corrosión del acero al carbono en solución de ácido butírico: pérdida de peso, EIS y estudios teóricos. En t. J. Electroquímica. Ciencia. 8, 12613–12627 (2013).

CAS Google Académico

Hussain, SMS, Kamal, MS y Murtaza, M. Efecto de los grupos espaciadores aromáticos y contraiones sobre las propiedades micelares y térmicas acuosas de los tensioactivos de amonio cuaternario gemini sintetizados. J. Mol. Licuado. 296, 111837 (2019).

Artículo de Google Scholar

Deyab, MA, Dief, HAA, Eissa, EA y Taman, AR Investigaciones electroquímicas de la corrosión por ácido nafténico para acero al carbono y el efecto inhibidor de algunos ácidos grasos etoxilados. Electrochim. Acta 52, 8105–8110 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Obi-Egbedi, NO y Obot, IB Xantiona: un nuevo y eficaz inhibidor de la corrosión para acero dulce en solución de ácido sulfúrico. Árabe. J. química. 6, 211–223 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Quartarone, G., Battilana, M., Bonaldo, L. & Tortato, T. Investigación del efecto de inhibición del ácido indol-3-carboxílico sobre la corrosión del cobre en H2SO4 0,5 M. Corros. Ciencia. 50, 3467–3474 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA, Abd El-Rehim, SS y Keera, ST Estudio del efecto de la asociación entre tensioactivo aniónico y copolímero neutro sobre el comportamiento de corrosión del acero al carbono en ácido ciclohexano propiónico. Los coloides surfean una fisicoquímica. Ing. Áspid. 348, 170-176 (2009).

Artículo CAS Google Scholar

Deyab, MA Inhibición de la evolución de hidrógeno por L-serina en el electrodo negativo de una batería de plomo-ácido. RSC Avanzado. 5, 41365–41371 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Sharma, S. y Kumar, A. Avances recientes en la inhibición de la corrosión metálica: una revisión. J. Mol. Licuado. 322, 114862 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

El-Katori, EE, Nessim, MI, Deyab, MA y Shalabi, K. Examen electroquímico, XPS y teórico sobre la eficacia de inhibición de la corrosión del acero inoxidable mediante nuevos líquidos iónicos de imidazolio en solución ácida. J. Mol. Licuado. 337, 116467 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Deghadi, RG, Elsharkawy, AE, Ashmawy, AM y Mohamed, GG ¿Puede una nueva serie de complejos de metales de transición de base de oxi-dianilina Schiff permitir avances tanto en la química biológica inorgánica como en la ciencia de los materiales? Comentarios Inorg. Química. 42, 1–46 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Ebenso, EE, Alemu, H., Umoren, SA y Obot, IB Inhibición de la corrosión del acero dulce en ácido sulfúrico utilizando colorante GG amarillo de alizarina y aditivo de yoduro sinérgico. En t. J. Electroquímica. Ciencia. 3, 1325-1339 (2008).

CAS Google Académico

Mostafa, MA, Ashmawy, AM, Reheim, MAMA, Bedair, MA y Abuelela, AM Aspectos de la estructura molecular y reactividad molecular de algunos derivados de triazol para la inhibición de la corrosión del aluminio en una solución de HCl 1 M. J. Mol. Estructura. 1236, 130292 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Abdallah, M., Gad, EAM, Al-Fahemi, JH & Sobhi, M. Investigación experimental y teórica realizada por DFT sobre algunos fármacos antifúngicos azólicos como inhibidores verdes de la corrosión del aluminio en HCl 1,0 M. Prot. Reunió. Física. Química. Navegar 54, 503–512 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Mi, H., Xiao, G. y Chen, X. Evaluación teórica del rendimiento de inhibición de la corrosión de tres compuestos antipirina, Comput. Teor. Química. 1072, 7-14 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Chugh, B. y col. Un estudio integral sobre el comportamiento anticorrosión de la pirazina carbohidrazida: estudio gravimétrico, electroquímico, de superficie y teórico. J. Mol. Licuado. 299, 112160 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Los autores extienden su agradecimiento al Decanato de Investigación Científica de la Northern Border University, Arar, KSA por financiar este trabajo de investigación a través del proyecto número "NBU-FFR-2023-0039".

Instituto Egipcio de Investigación del Petróleo (EPRI), Nasr City, El Cairo, Egipto

MA Deyab y Omnia AA El-Shamy

Departamento de Química, Facultad de Ciencias y Artes, Universidad de la Frontera Norte, PO 840, 91911, Rafha, Arabia Saudita

Hamdy Khamees Thabet

Departamento de Química, Facultad de Ciencias (niños), Universidad Al-Azhar, El Cairo, 11884, Egipto

Ashraf M. Ashmawy

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

MAD: Conceptualización; Roles/Escritura: borrador original; Escritura: revisión y edición. OAAES: Funciones/Redacción: borrador original; cálculos químicos cuánticos; Escritura: revisión y edición. HKT: Adquisición de financiación; Escritura: revisión y edición. AMA: Conceptualización; Curación de datos; Análisis formal; Investigación; Metodología; Administración de proyecto; Recursos; Software; Validación; Visualización; Roles/Escritura: borrador original; Escritura: revisión y edición.

Correspondencia a MA Deyab o Hamdy Khamees Thabet.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Deyab, MA, El-Shamy, OAA, Thabet, HK et al. Investigaciones electroquímicas y teóricas del rendimiento del fármaco favipiravir como inhibidor de la corrosión ecológicamente benigno para aleaciones de aluminio en solución ácida. Representante científico 13, 8680 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35226-0

Descargar cita

Recibido: 10 de febrero de 2023

Aceptado: 15 de mayo de 2023

Publicado: 29 de mayo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35226-0

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.