Том 97, № 3 (2023)

В настоящем обзоре обобщено и проанализировано современное состояние исследований в области коррозии металлов в растворах кислот и их ингибиторной защиты. Рассмотрены наиболее важные представления о механизме коррозии металлов в кислых средах. Обсуждены экспериментальные подходы к исследованию коррозии металлов в растворах кислот и влиянию на этот процесс органических ингибиторов коррозии. Показана важная роль в изучении этих процессов электрохимических методов и физико-химических методов исследования состояния поверхности металлов. Проанализированы пути воздействия ингибиторов на коррозию металлов в кислых средах, рассмотрены термодинамические и кинетические аспекты их адсорбции на металлах. Отмечено, что максимальную эффективность в защите металлов обеспечивают органические соединения молекулы которых способны хемосорбционно взаимодействовать с их поверхностью и формировать полимолекулярные защитные слои из молекул, химически связанных друг с другом.

Проведен численный анализ термодинамического определения поверхностного натяжения (ПН) парожидкостной бинарной смеси и межфазного натяжения (МН) между двумя жидкими фазами как избыточной величины свободной энергии ΔF двухфазной системы с учетом и без учета наличия границы раздела фаз. Расчет проведен в простейшем варианте модели решеточного газа (МРГ) при учете взаимодействия ближайших соседей в квазихимическом приближении. Каждый узел двухкомпонентной смеси в МРГ системы может быть занят компонентами смеси А + В и вакансией V. Сопоставлены два основных способа расчета ПН, которые выражаются через разные парциальные вклады \(M_{q}^{i}\) в избыточную свободную энергию ΔF (здесь i = A, В, V – вакансии, 1≤ q ≤ κ, q – номер монослоя внутри границы, κ – ее ширина), а также сопоставлены расчеты ПН и МН как избыточной величины свободной энергии ΔF для решеточной модели без присутствия вакансий. Получена неоднозначность значений ПН и МН в зависимости от вида функций \(M_{q}^{i}\) при расчете температурной зависимости для плоской границы и для зависимости ПН и МН от размера капли при фиксированной температуре. Обсуждается роль вакансий в МРГ как основной механической характеристики системы в МРГ при условии строгого фазового равновесия по трем частным равновесиям (механического, энергетического и химического).

Методом окислительного потенциала Кларка–Никольского изучены процессы образования координационных соединений в системе Fe(II)–Fe(III)–H₂Sal–C₂H₅OH–Н₂О при температуре 298.16 К, ионной силе раствора 1.0 моль/л на сульфатном фоне. Установлено образование комплексов следующего состава: [FeHSal(H₂O)₅]²⁺, [Fe(HSal)₂(H₂O)₄]⁺, [Fe(HSal)₂OH(H₂O)₃]^–, [Fe(НSal)₂(ОН)₂(H₂O)₃]^3–, [Fe^IIIFe^II(HSal)₂(OH)₂(H₂O)₈]⁺, [FeHSal(H₂O)₅]⁺, [Fe(HSal)(OH)(H₂O)₄]⁰, [Fe^IIFe^III(HSal)₂(OH)₂(Н₂О)₈]⁺. Методом итерации окислительной функции рассчитаны константы образования всех комплексов, а также определены области их доминирования и максимальные степени накопления.

Исследованы катализаторы Со/MgAl₂O₄, промотированные глюкозой с мольным соотношением Со/С, равным 16.5, 3.2 и 1.6 последовательным и совместным способами введения. Магнитным методом и методом ИК-спектроскопии адсорбированного СО установлено, что увеличение содержания углерода в катализаторе способствует восстановлению кобальта, независимо от методики его введения. Методом ИК-спектроскопии показано, что основные центры адсорбции – катионы кобальта и металлический Со. В системах, полученных совместным нанесением, выявлен существенный вклад центров адсорбции, характерных для крупных частиц Со, причем центры адсорбции, связанные с Со²⁺ и Co^δ+ структурно более однородны, чем связанные с металлическим Со.

Впервые исследовано солюбилизирующее действие β-циклодекстрина по отношению к финголимоду – иммуносупрессанту нового поколения. Показано возможное повышение растворимости финголимода в 20 раз за счет проникновения гидрофобного фрагмента молекулы лекарственного соединения в макроциклическую полость циклодекстрина. На основе данных ¹Н ЯМР-спектроскопии и компьютерного моделирования предложена конфигурация образующихся комплексов включения. Рассчитаны константа устойчивости комплекса и энергия комплексообразования, рассмотрены процессы образования водородных связей между финголимодом и β-циклодекстрином.

Калориметрическим методом определены теплоты взаимодействия аланил-фенилаланина с растворами азотной кислоты и гидроксида калия при 288.15 К и 308.15 К и значениях ионной силы раствора 0.5, 0.75 и 1.0 в присутствии KNO₃. Рассчитаны стандартные термодинамические характеристики (Δ_rH°, Δ_rG°, Δ_rS°, ΔС_p°) реакций кислотно-основного взаимодействия в водных растворах аланил-фенилаланина. Рассмотрено влияние температуры на теплоты диссоциации аланил-фенилаланина и взаимосвязь термодинамических характеристик диссоциации дипептида со структурой данного соединения.

Описаны и исследованы сетки водородных связей в смесях этиленгликоля (ЭГ) и этилендиамина (ЭД) методами молекулярной динамики, теорией графов и симплексами Делоне. Полученные результаты сравнены с данными для систем ЭГ–Н₂О и ЭД–Н₂О.

Предложены потенциалы модели погруженного атома (ЕАМ) для твердого и жидкого магния и исследованы свойства магния методом молекулярной динамики (МД) на бинодали до 1500 К, а также в условиях статического и ударного сжатия. Рассчитаны основные характеристики ОЦК и жидкого магния (структура, плотность, энергия, сжимаемость, скорость звука, коэффициенты самодиффузии). Рассчитаны изотерма статического сжатия при 298 К до давления 108 ГПа, и адиабата Гюгонио до давления 80 ГПа с учетом электронных вкладов. Найдены значения избыточной энергии поверхности нанокластеров магния с числом частиц от 13 до 2869, и проведена оценка уравнения Гиббса–Гельмгольца для связи поверхностного натяжения с поверхностной энергией.

В рамках кинетической теории диффузии по вакансиям (“метод дырочного газа”) получены выражения для потоков атомов в трехкомпонентном сплаве, позволяющие из микроскопических соображений выразить кинетические коэффициенты через коэффициенты диффузии меченых атомов. При исследовании кинетики распада с привлечением этих выражений выявлены условия формирования неравновесных примесных оболочек, которые могут существенно затормаживать рост выделений и изменять свойства сплава.

Приведены результаты исследования механизмов фотореакций метиладамантилтиона AdCSCH₃ (I) c помощью эффектов химической поляризации ядер, которые проявляют себя в спектрах ЯМР. Установлены и экспериментально доказаны элементарные акты реакции.

Впервые выполнено сравнительное исследование горения гранулированных и порошковых смесей Ti + C, Ti + C + 20%Ni с гранулами разного размера при варьировании размеров частиц титана от 31 до 142 мкм. Обнаружено, что скорость горения порошковой смеси (Ti + C) + 20%Ni в 2–3 раза выше, чем смеси Ti + C, несмотря на более низкую температуру горения. Результаты объяснены в рамках конвективно-кондуктивной модели горения тормозящим влиянием примесных газов, выделяющихся при прогреве частиц компонентов перед фронтом горения. Используя значения скорости горения гранулированных смесей с гранулами размером от 0.6 до 1.7 мм, рассчитаны значения скорости горения вещества гранул, которую можно рассматривать как скорость горения порошковой смеси, в которой нивелировано влияние примесных газов. Предложена количественная мера влияния примесного газовыделения на процесс горения порошковых смесей: отношение скоростей горения вещества внутри гранул и порошковых смесей.

На основе биологически-активного полимера сульфитного лигнина (лигносульфоната) предложен относительно простой метод получения полимерных везикул путем самосборки в водно-ацетоновой среде. Размер и морфология полимерсом контролируется молекулярной массой (46.300–60.000 Да), концентрацией лигносульфоната (C_ЛС 0.10–1.28 г/дм³) и содержанием ацетона (φ_Ас 0.6–4.0 об. %) в суспензии. Полученные полимерсомы характеризуются размером 200–350 нм, индексом полидисперсности 0.25–0.18 и ζ-потенциалом, равным –26.3 – –51.0 ± 2.2 мВ. Воздушно-сухие порошки полимерсом, выделенные из соответствующих суспензий, полидисперсны, их размер колеблется от 40 до 300 нм. Морфология полимерсом подтверждена данными электронной микроскопии (СЭМ, ПЭМ, АСМ). Учитывая биологическую активность лигносульфоната, полимерсомы, полученные на его основе, потенциально могут использоваться в биомедицинских приложениях, таких как: адресная доставка лекарств и генов, ферментативный катализ, в качестве оптических агентов визуализации in vivo и др.