مناقشة أطروحة طالبة الدكتوراه زينب وجدي أحمد من قسم الكيمياء

يتناول موضوع الأطروحة دراسة السلوك الاستقطابي للألمنيوم ولبعض سبائكه في محاليل حامض الكبريتيك وهيدروكسيد الصوديوم على مدى مندرجات الحرارة تراوحت من 293 إلى 308 كلفن. ويمكن تقسيم الصيغة العمليةللدراسة إلى ما يلي:

1. دراسة السلوك الاستقطابي للالمنيوم ولثلاثة من سبائكه فيكلا الوسطين الحامضي والقاعدي, وكانت السبائك المستعملة هي 2024 و  6061  و  7075 وتشير هذه الأرقام إلى مكوناتالعناصر الفلزية المكونة للسبيكة.

تمت الدراسة في الوسط الحامضي اولاً وعند قيم الاس الهيدروجيني (pH) 0.7 و  1.7 باستعمال حامض الكبريتيك ثم في الوسط القاعدي باستعمال هيدروكسيد الصوديوم عند قيم الاس الهيدروجيني 11 و  13 .

وجرت الدراسة للالمنيوم وسبائكه باستخدام جهاز المجهاد الساكن Wenking M Labpotentiostat – Galvanostst  المستحصل من شركة المانيةوامكن بواسطته الحصول على منحنيات الاستقطاب (Polarization Curves) على مدى من الجهود تراوحت من  mv الى +200mv وباستعمال سرعة مسح (scan rate) تقدر الى (2-3mV/s) .

وتم التعبيرعن النتائج المستحصلة بدلالة جهد التآكل  وتبين من هذه النتائج انجهد التآكل يزداد سالبيته في الوسط القاعدي كلما اتجهنا من اليمين الى اليسار وفقالنسق الاتي: ( 2024 اقل سالبيته ).

اما تغيراتكثافة تيار التآكل current desting) ) فأنها ازدادت حسب الترتيب التالي في الوسطين الحامضي والقاعدي:

2. تمت دراسة تأثير ايون الكلوريد  المضاف بتركيز  الى الوسط الحامضي عندقيمتي الاس الهيدروجيني 0.7 و  1.7 والى الوسط القاعدي عند قيمتيالاس الهيدروجيني 11 و  13 في مدى درجات الحرارة من  293K الى  303K . وقد اظهرت النتائج ان قيم جهودالتآكل تصبح اكثر سالبية (الاتجاه الفعال) بالنسبة الى الالمنيوم والسبائك الثلاثةالمستخدمة في هذه الدراسة في الوسط القاعدي. اما بالنسبة لتأثير ايون الكلوريد فيالوسط الحامضي فقد اظهرت النتائج بان السبائك الثلاثة تصبح اكثر فعالية كذلك بينمالا يتغير تآكل الألمنيوم بشكل فعال.

اما بالنسبةلتأثير ايون الكلوريد على تغيرات كثافة تيار التآكل فقد تبين من النتائج انالسبائك الثلاثة تكون اكثر فعالية في الوسطين القاعدي والحامضي.

3. تمت دراسة تأثير التثبيط (inhibition) للالمنيوم وثلاثة من سبائكة عند الاس الهيدروجيني pH=0.7 والاس الهيدروجيني pH=13 في المدى الحراري (293-308)K من قبل الحوامض الامينية (كمثبطاتصديقة للبيئة ) والمشتملة على المثيونين (methionine) وحامض الكلوتاميك (Glutamic acid) واللايسين (Lysine) كل على انفراد في مدى من التراكيز تراوحت بين   

تم حساب كفايةالتثبيط (inhibitionefficiency , IE) بالنسبة الى تثبيط جميع النماذج وبالنسبة الى الحوامض الامينيةالثلاثة التي اشتملت عليها الدراسة, ولو قدرت الحماية الجيدة في هذه الدراسة بقيمتساوي او تزيد عل 50% فان الاحماض الامينية الثلاثة اعطت اعلى حماية بالنسبة للسبيكة 7075 والتي كانت 90% عند تركيز المثبط  ودرجة حرارة 293K . أما في المحيط القاعدي فان الحامض الاميني المثيونين اعطى قيمللحماية والتي كانت 79% بالنسبة للسبيكة 2024   اما الحامض الامينيالكلوتاميك فقد وصلت كفاية الحماية الى 80% للسبيكة 6061 كذلك بالنسبة للحامض الاميني اللايسين اعطى اعلى كفاية حماية لهبالنسبة للسبيكة 6061 حيث وصلت الى 81.5% .

ولوحظ ان قيمكفاءة التثبيط (IE) تزداد مع ازدياد تركيز المثبط وتقل عند زيادة درجة الحرارة لكافةالحوامض الامينية المستخدمة وفي كلا الوسطين الحامضي والقاعدي .

4. حسبت الكميات الثرموديناميكة (thermodynamic quantites)  المصاحبة لتفاعلات التآكلوقد أظهرت الدراسة ان قيم طاقة كيبس الحرة  كانت على العموم اكثرسالبية في الوسط القاعدي مما عليه في الوسط الحامضي, وهذا يشير الى ازدياد امكانيةحدوث تفاعل التآكل في الظروف التجريبية المستخدمة في البحث كما امتدت قيم تغيرالانتروبي  على مدى واسع من التغير.وان هذا التغير يدل على تباين نوع ومدى اعتمادية تغيرات الطاقة الحرة لعمليةالتآكل على درجة الحرارة. ومن تغيرات قيم الانتروبي  فان قيم تغير الانثالبي  تغيرت ايضا من الموجب الىالسالب او العكس.

كما تم حساب الكميات الثرمودينامية لعملية اعاقة التآكل باستخدامالحواض الامينية كمثبطات صديقة للبيئة وكان عمل المثبط معتمدا على عملية امتزازهعلى سطح الفلز او السبيكة من خلال خضوعه الى متساوي درجة الحرارة للانكمير (Langmuir isotherm) حيث حسب ثابت التوازن لعمليتينالامتزاز والابتزاز معا (adsorption / desorption processes) والطاقة الحرة لكيبس و  في مدى درجات الحرارةK   (293-308) .

درست حركيات (kinetics) تفاعلات التاكل من خلال العلاقات المستحصلة بين قيم لوغارتم سرعة التآكل (lograte) بمقلوب درجة الحرارة  والتيامكن منها حساب قيمة طاقة التنشيط.  وقيمة مسبوق المقدار الاسي (pre-exponential,A) وتبين من هذه الدراسة ان قيم طاقة التنشيط في المحيط الحامضي اكبرمن نظيرتها في الوسط القاعدي كما ان قيم طاقة التنشيط عند استعمال التثبيط (inhibition) تفوق نظيراتها بغياب المثبط  (inhibition) مما يدل ان المثبط رفع حاجز الطاقة الى مستويات اعلى اي ان سرعة التآكل قلت عنداستعمال المثبط .

5.  ولوحظ ايضا عند التثبيط وجود علاقة خطية بينلوغارتم مسبوق المقدار الاسي  وقيم طاقة التنشيط  المناظرة لها, وتدل هذه العلاقة الخطية ان تفاعلالتآكل يحدث على مواقع متباينة على سطح الفلز او السبيكة من حيث قيم طاقة التنشيطوانا تفاعل التآكل يبدأ بالمواقع التي تتمتع بطاقة تنشيط واطئة أول الأمر ثمينتشر  تباعا الى المواقع التي تتمتعبطاقات تنشيط اعلى.

6. اظهرتفحوصات المجهر البصري (opticalMicroscope) لسطوح الالمنيوم وثلاثة من سبائكه تأثير كل من حامض الكبريتيك وهيدروكسيد الصوديومعلى زيادة التآكل, كما ان اضافة كلوريد الصوديوم ادى الى زيادة اكبر في عمليةالتآكل وهذا يتضح من قيم كثافة تيار التآكل (corrosioncurrent density) وتبين الصور تأثير المثبط على اعاقة التآكل في الاوساط المختلفة حيث تختفي المناطقالمتضررة بشكل واضح.