Квантово-хімічний розрахунок енергії адгезії контактуючих різнорідних металів у середовищі

Abstract

Побудовано модель контактної взаємодії різнорідних металів Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al і Cu–Fe за наявності частинок корозивного середовища із використанням квантово-хімічного методу функціоналу густини з обмінно-кореляційним функціоналом GGA і базисним набором LANL2DZ у кластерному наближенні. Розраховано енергію адгезії кластерів різнорідних металів та оцінено її залежність від складу середовища. Виявлено, що енергія адгезії різнорідних металів визначається сумарним внеском поверхневих енергій обох контактуючих металів і має “квазіхімічний характер”, тобто її значення є проміжне між хемосорбційною енергією та енергією сил фізичної природи. Встановлено суттєву зміну розподілу поверхневих зарядів та спінових електронних густин контактуючих металів під час їх взаємодії з молекулами води, іонами хлору та молекулами гліцерину.

Построена модель контактного взаимодействия разнородных металлов Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al и Cu–Fe при наличии частиц коррозионной среды с использованием квантово-химического метода функционала плотности с обменно-корреляционным функционалом GGA и базисным набором LANL2DZ в кластерном приближении. Рассчитана энергия адгезии кластеров разнородных металлов и выявлена зависимость ее значения от состава коррозионной среды. Установлено, что энергия адгезии разнородных металлов определяется суммарным взносом поверхностных энергий обоих контактирующих металлов и имеет “квазихимический характер”, т. е. ее значение промежуточное между хемосорбционной и энергией сил физической природы. Зафиксировано существенное изменение распределения поверхностных зарядов и спиновых электронных плотностей контактирующих металлов при их взаимодействии с молекулами воды, ионами хлора и молекулами глицерина.

A contact interaction model was developed for different metals Al–Fe, Al–Cr, Cu–Al and Cu–Fe in the presence of corrosive environment particles by means of the quantum chemical method of density functional with exchange correlation of generalized gradient approximation and LANL2DZ basis set in the cluster approximation. Adhesion energy was calculated for different metal clusters and its dependence on corrosive environment composition was calculated. Adhesion energy values were shown to be determined by the summary contribution of both contacting metal surface energies. It has a “quasichemical” character, its value being intermediate of chemisorptions energy and physical nature energy. A sufficient alteration of surface charge distribution and spin electron densities for contacting metals under their interaction with water molecules, chlorine ions and glycerin molecules was established.