Etude DFT des propriétés structurales et électroniques et modes d'interaction avec le fer d'une série de quinoxaline C-substituée utilisée comme inhibiteurs de la corrosion en milieu acide chlorhydrique molaire

Abstract

La corrosion est un processus électronique qui suscite un intérêt particulier de par les lourdes conséquences occasionnées sur le plan économique et environnemental. Certes, il n'existe pas de solution universelle à ce problème. Cependant, l'utilisation d'inhibiteurs organiques de la corrosion représente un outil de choix pour lutter contre la corrosion. Par ailleurs, l'étude quantique, ayant suscité l'intérêt des chercheurs, permet d'appréhender le processus de la corrosion par l'exploitation des calculs des propriétés intrinsèques structurales et électroniques des inhibiteurs (ligands) et de leurs complexes métalliques. Dans cet esprit, les travaux de la présente thèse ont eu pour objectif de contribuer à l'élucidation du comportement inhibiteur de la corrosion de huit dérivés de la quinoxaline C-substituée dont l'étude expérimentale a été effectuée au sein de notre laboratoire, de façon à pouvoir déterminer l'effet de la substitution sur l'efficacité inhibitrice de chaque composé. Ainsi, avons-nous procédé par l'étude des géométries les stables, des composés étudiés, optimisées au niveau DEF(B3LYP)/6-31G(d,p), et par le calcul de plusieurs descripteurs globaux de la réactivité et des descripteurs locaux de sélectivité en utilisant la théorie des orbitales frontières. L'analyse comparative de ces résultats a montré une assez bonne corrélation avec les données expérimentales. Afin de compléter notre étude et de mieux comprendre les mécanismes d'interactions de l'ensemble des molécules inhibitrices avec le fer, nous avons effectué l'étude quantique de la complexation d'un atome de fer par ces inhibiteurs. L'étude des complexes a montré que la quasi-totalité des molécules étudiées peuvent s'adsorber de façon perpendiculaire au plan de la surface métallique à travers les hétéroatomes des fonctions cétoniques et thioniques, ce qui confère à ce mode une grande stabilité. L'étude a également révélé la possiblité de l'adsorption parallèle en particulier pour les quinoxalin-thiones, attestant de la stabilité de ces inhibiteurs, ce qui rejoint les efficacités inhibitrices élevées mesurées expérimentalement.