Известный антисептик борется с агрессивными солями

В журнале Journal of Molecular Liquids (квартиль Q1) вышла статья международного научного коллектива, в который вошла доцент Высшей школы высоковольтной энергетики СПбПУ Надежда Андреева. Работа посвящена изучению механизма связывания коррозионно-активных веществ с использованием бензалкония хлорида — известного антисептика.

Бензалкония хлорид знаком многими как дезинфицирующее средство. В борьбе с коррозией он ведет себя двойственно: в небольших дозах защищает металл, в высоких — ускоряет его разрушение. Чтобы разобраться в механизме, исследователи провели серию компьютерных экспериментов. С помощью методов квантовой химии (теории функционала плотности) они смоделировали поведение молекулы БАХ в компании с шестью основными «врагами» металлов: хлоридами железа, натрия и кальция, уксусной кислотой, бикарбонатом натрия и углекислым газом.

Расчеты показали: ингибитор действует избирательно. Лучше всего он связывается с хлоридом железа (II). Энергия Гиббса, показывающая самопроизвольность процесса, составила -18,88 кДж/моль — отрицательное значение говорит о том, что реакция идет охотно и с выделением энергии. Молекула БАХ захватывает ионы железа благодаря своему ароматическому кольцу: между ними возникает прочная π-связь.

С хлоридом натрия и бикарбонатом натрия связь оказалась слабее (положительные значения энергии Гиббса +14,39 и +22,21 кДж/моль соответственно), а углекислый газ и уксусная кислота и вовсе взаимодействуют с ингибитором плохо. С хлоридом кальция реакция и вовсе энергетически невыгодна (ΔG = +62,50 кДж/моль). Ионы кальция слишком сильно поляризуют ароматическое кольцо, и молекулы скорее отталкиваются, чем притягиваются.

Оригинал статьи: Binding corrosion promoters from aqueous solutions by Benzalkonium chloride. Journal of Molecular Liquids, 2025, 437 (C), 128583.