Microsoft Word - European_Journal_of_Chemistry_1_4_2010_312_318_105


European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312‐318 

 
European Journal of Chemistry 

ISSN 2153‐2249 (Print) / ISSN 2153‐2257 (Online)  2010 EURJCHEM 
DOI:10.5155/eurjchem.1.4.312‐318.105 

   

 

European Journal of Chemistry 
Journal homepage: www.eurjchem.com 

 
     

Thiazole derivatives as corrosion inhibitors for C‐steel in sulphuric acid 
solution 

Abd El‐Aziz Foudaa, Ahmed Al‐Sarawyb and Emad El‐Katoric,* 

a Department of Chemistry, Faculty of Science, Mansoura University, Mansoura, EG­35516, Egypt 
b Department of Mathematical and Physical Science, Faculty of Engineering, Mansoura University, Mansoura, EG­35516, Egypt 
c Department of Chemistry, Faculty of Science, King Khalid University, Abha, SA­61413, Saudi Arabia 

*Corresponding author at: Department of Chemistry, Faculty of Science, King Khalid University, Abha, SA­61413, Saudi Arabia. Tel.: +966.5.61365264;  
fax: +966.7.2282766. E­mail address: emad_992002@yahoo.com (E. El­Katori). 

 
 

   

     
ARTICLE INFORMATION    ABSTRACT
Received: 10 May 2010 
Received in revised form: 24 August 2010 
Accepted: 30 September 2010 
Online: 31 December 2010 

KEYWORDS 

  5‐phenylazo‐2‐thioxo‐thiazolidin‐4‐one and four of its derivatives have been investigated as 
corrosion  inhibitors  for  C‐steel  in  1  M  sulphuric  acid  solution  using  weight‐loss  and 
galvanostatic polarization techniques. The efficiency of the inhibitors increases with increase 
in inhibitor concentration but decreases with a rise in temperature. The conjoint effect of the 
thiazole  derivatives  and  KBr,  KSCN  and  KI  has  also  been  studied.  The  apparent  activation 
energy  (Ea*)  and other  thermodynamic parameters  (ΔS*, ΔH*  and ΔG*ads)  for  the  corrosion 
process  have  also  been  calculated.  The  galvanostatic  polarization  data  indicated  that,  the 
inhibitors were of mixed‐type, but the cathode is more polarized than the anode. The slopes 
of  the  cathodic  and  anodic  Tafel  lines  (ßc  and  ßa)  are  approximately  constant  and 
independent  of  the  inhibitor  concentration.  The  adsorption of  these  compounds  on  C‐steel 
surface  has  been  found  to  obey  the  Temkin’s  adsorption  isotherm.  The  mechanism  of 
inhibition was discussed in the light of the chemical structure of the undertaken inhibitors. 

Corrosion inhibitors 
C‐steel 
Weight loss 
Synergistic effect 
Polarization 
Thiazole derivatives 

 
1. Introduction 
 

Corrosion and corrosion  inhibition of  iron and  iron alloys, 
in  general,  and  steel  in  particular,  have been  received  a  great 
attention  in  different  media  [1‐5]  with  and  without  various 
types of inhibitors. The corrosion inhibition of C‐steel becomes 
of  such  interest  to  do  because  of  its  widely  use  as  a 
constructional material in many industries and this is due to its 
excellent mechanical properties and low cost.  

A  number  of  studies  have  recently  appeared  in  the 
literature  [6‐10]  on  the  topic  of  the  corrosion  inhibition of  C‐
steel in acidic media. But little work appears to have been done 
on  the  corrosion  inhibition  of  steel  alloys  in  sulphuric  acid 
using thiazole derivatives. 

The  present  work  was  designed  to  study:  i)  corrosion 
inhibition  of  C‐steel  in  hydrochloric  acid  solutions  by  some 
thiazole  derivatives  using  weight‐loss  and  galvanostatic 
polarization  techniques,  ii)  the effect of  substituted groups on 
the  inhibition efficiency and also  iii)  the effect of  temperature 
on  the  corrosion  rate  in  order  to  calculate  some 
thermodynamic parameters related to the corrosion process. 
 
2. Experimental 
 
2.1. Materials 
 

The  experiments were  performed with  C‐steel  having  the 
chemical  compositions  given  in  the  following  Table  1.  The 
inhibitors  used  in  this  study  were  selected  from  thiazole 
derivatives and given in Scheme 1. 

 

  
 

X: -OCH3, (A1); -CH3, (A2); -H, (A3); -Cl, (A4); -NO2, (A5) 
 

Scheme 1 
 

Table 1. Chemical composition of C‐steel. 
Element  Weight (%) 
C 0.200 
Mn 0.350 
P 0.024 
Si 0.003 
Fe The rest 
 
2.1.1. Preparation of inhibitors used 
 

Thiazole  derivatives  [A1‐5]  were  prepared  by  adding  0.01 
mole  of  sodium  nitrite  acidified  with  1:1  HCl  dropwise  with 
gradual stirring to the hydrochloric acid solution of  0.01 mole 
of  both [p‐methoxy aniline, p‐methyl aniline , aniline, p‐chloro 
aniline & p‐nitro aniline] [11,12]  and kept for about 20 minutes 
in ice bath .The formed diazonium chloride solution was added 
gradually with vigorous stirring to a 0.01 mole cold solution of 
2‐thioxo‐thiazolidin‐4‐one  in  20  mL  pyridine  containing  5  g 
sodium  acetate,  respectively.  After  dilution  the  thiazole 
compounds formed were recrystallized from ethyl alcohol and 
then  dried  in  vacuum  desiccators  over  anhydrous  calcium 
chloride. 



Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318  313 
 

 
 

The important IR spectra bands of studied inhibitors (A1‐5) 
are  presented  and  discussed. (N=N  azo  function)  symmetric 
stretching vibration appears in 1530‐1540 cm‐1 region. A broad 
band  centered  in  the  1100‐1150  cm‐1  region  assigned 
thiocarbonyl  on  (C=O)  symmetric  stretching  vibration 
saturated ketone appears in 1420‐1450 cm‐1 region [11,12]. 

100 mL  stock  solutions  [10‐3M]  of  compounds  [A1‐5] were 
prepared by dissolving an accurately weighed quantity of each 
material in an appropriate volume of absolute ethanol, then the 
required  concentrations  [1x10‐6‐11x10‐6 M] were prepared by 
dilution with bidistilled water.  

Sulphuric  acid  solution  was  prepared  by  diluting  the 
appropriate  volume  of  the  concentrated  chemically  pure  acid 
(BDH grade), with bidistilled water and  its  concentration was 
checked by standard solution of Na2CO3. 

Two different techniques have been employed for studying 
the corrosion inhibition of C‐steel by thiazole derivatives, these 
are:  i)  Chemical  technique  (weight‐loss  method)  and  ii) 
Electrochemical technique (galvanostatic polarization method). 
 
2.2. Chemical technique (Weight­loss method) 
 

The reaction basin used in this method was graduated glass 
vessel  6  cm  inner  diameter  and  having  a  total  volume  of  250 
mL.  100  mL  of  the  test  solution  were  employed  in  each 
experiment.  Three  test  pieces  were  cut  into  2.0x2.0x0.2  cm. 
They were mechanically polished with emery paper  (a  coarse 
paper  was  used  initially  and  then  progressively  finer  grades 
were  employed),  degreased  in  acetone  [13],  rinsed  with 
bidistilled  water  and  finally  dried  between  two  filter  papers 
and weighed. The test pieces were suspended by suitable glass 
hooks at the edge of the basin, and under the surface of the test 
solution  by  about  1  cm.  After  specified  periods  of  time,  the 
three test pieces were taken out of the test solution, rinsed with 
bidistilled  water,  dried  as  before  and  weighed  again.  The 
average  weight  loss  at  a  certain  time  for  each  set  of  three 
samples  was  taken.  The  weight  loss  was  recorded  to  the 
nearest 0.0001 g. 
 
2.3. Electrochemical technique (galvanostatic polarization 
method) 
 

Three  different  types  of  electrodes  were  used  during 
polarization measurements: The working electrode was C‐steel 
electrode, which cut from C‐steel sheets, thickness 0.2 cm. The 
electrode  was  of  dimensions  1.0  cm  x  1.0  cm  and  was  weld 
from one side to a copper wire used for electric connection. The 
sample was embedded in glass tube using epoxy resin [14]. The 
electrode was prepared before  immersion  in  the  test  solution 
as  in  case  of  weight  loss  method.  There  are  three  types  of 
electrodes  saturated  calomel  electrode  (SCE)  and  a  platinum 
coil as reference and auxiliary electrodes, respectively used  in 
galvanostatic polarization method. 

A constant quantity of the test solution (100 mL) was taken 
in the polarization cell. A time interval of about 30 minutes was 
given for the system to attain a steady state. Both cathodic and 
anodic  polarization  curves  were  recorded  galvanostatically 
using  Amel  galvanostat  (Model‐549)  and  digital  Multimeters 
(Fluke‐73) were used  for  accurate measurements  of  potential 
and  current  density.  All  the  experiments  were  carried  out  at 
30±1 °C by using an ultra circulating thermostat. 
 
3. Results and discussion 
 
3.1. Weight­loss measurements 
 

Weight‐loss  of  C‐steel  was  determined  at  various  time 
intervals in absence and presence of different concentrations of 
thiazole  derivatives,  compounds  [A1‐5].  The  obtained  weight 

loss‐time curves are represented in Figure 1 for inhibitor [A1], 
the most effective one. Similar curves were obtained for other 
inhibitors (not shown). 

 

 
Figure  1. Weight  loss‐time  curves  for  C‐Steel  dissolution  in  1  M  H2SO4  in 
absence and presence of different concentration of A1 at 30 oC. 
 

The  inhibition  efficiency  of  corrosion  was  found  to  be 
dependent  on  the  inhibitor  concentration,  nature  of 
substituents and their positions in phenyl ring, with respect to 
the phenylazo molecule derivatives. The curves obtained in the 
presence of  inhibitors  fall significantly below that of  free acid. 
In  all  cases,  the  increase  in  the  inhibitor  concentration  was 
accompanied  by  a  decrease  in weight‐loss  and  an  increase  in 
the percentage  inhibition. These results  lead to the conclusion 
that, these compounds under investigation are fairly efficient as 
inhibitors  for  C‐steel  dissolution  in  sulphuric  acid  solution. 
Also,  the  degree  of  surface  coverage  ()  by  the  inhibitor, 
calculated  from  Eq.  [1],  would  increase  by  increasing  the 
inhibitor concentration. 
 
 = 1‐ (ΔWinh./ΔWfree)        [1] 
 
Where ΔWinh. and ΔWfree are the weight  losses per unit area  in 
presence and absence of the inhibitor, respectively. 

In  order  to  get  a  comparative  view,  the  variation  of  the 
percentage  inhibition  [I%]  of  the  five  inhibitors  with  their 
molar  concentrations  were  calculated  according  to  Eq.  [2]; 
values obtained are summarized in Table 2. 
 
% I = θ x 100          [2] 
 
Table 2. Values of % inhibition efficiencies of inhibitors for the corrosion of 
C‐steel  in  1  M  H2SO4  from  weight  loss  measurements  at  different 
concentrations at 30 oC.   

Conc. (M) 
% Inhibition efficiency 

A1  A2  A3  A4  A5 
1x10‐6 47.3 45.1 33.0  25.3 16.4
3x10‐6 49.6 47.1 34.3  26.5 18.6
5x10‐6 51.9 49.5 36.5  27.6 20.5
7x10‐6 54.1 51.4 37.6  29.8 20.9
9x10‐6 56.8 54.0 38.7  30.9 22.0
11x10‐6 59.4 56.5 50.45  32.0 25.5
 

Careful inspection of these results showed that, at the same 
inhibitor concentration, the order of inhibition efficiencies is as 
follow: A1> A2> A3> A4> A5 

The  variation  of  surface  coverage  determined  by  weight‐
loss, , with the logarithm of the inhibitor concentration, log C, 
are  represented  in Figure 2. Temkin  isotherm was obeyed  for 
adsorption of thiazole derivatives on the surface of C‐steel in 1 
M H2SO4  acid  at  30  °C.  The data  gave  straight  lines  indicating 
that Temkin isotherm [15] is valid for these systems. 

 



314  Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318 
 

 

 
 

 
Figure  2.  θ  vs  log  C  curves  for  corrosion  of  C‐Steel  in  1  M  H2SO4  in 
presence  of  different  concentration  of  thiazole  derivatives  from  weight 
loss measurement at 30 oC. 
 
The Temkin equation is: 
 
ln K.C = a.θ           [3] 
 
On the other hand,  it  is  found that  the kinetic‐thermodynamic 
model of El Awady et al [16]: 
 
log θ / (1‐θ) = log K' + y log C        [4] 
 
is valid to operate the present adsorption data.  

The equilibrium constant of adsorption K=K'(1/y), where 1/y 
is  the  number  of  the  surface  active  sites  occupied  by  one 
thiazole  molecule  and  C  is  the  bulk  concentration  of  the 
inhibitor. Plotting log θ/(1‐θ) against log C at 30 °C is given in 
Figure  3  where  straight  line  relationships  were  obtained 
suggesting  the validity of  this model  for all  cases studied. The 
calculated  values  of  1/y,  K  and  ΔG°ads  are  given  in  Table  3. 
Inspection of the data of this Table shows that the large values 
of  ΔG°ads  and  its  negative  sign  indicate  that  the  adsorption  of 
thiazole  derivatives  on  C‐steel  surface  is  proceeding 
spontaneously  and  is  accompanied  by  a  highly‐efficient 
adsorption. It is worth noting that the value of 1/y is more than 
unity.  This  means  that  the  given  inhibitor  molecules  will 
occupy  more  than  one  active  site.  In  general,  the  values  of 
ΔG°ads obtained from El Awady et al. [16] model are comparable 
with those obtained from Temkin isotherms. 

 
Table 3. Inhibitor binding constant (K), Free energy of binding ∆Gads, number 
of  active  sites  (1/y)  and  later  interaction  parameter  (a)  for thiazole 
derivatives at 303 K. 

Inhibitors 
Kinetic Model  Temkin isotherm 

1/y 
K 

(M­1) 
­ΔGads. 
(kJ/mol)  a 

K 
(M­1) 

­ΔGads. 
(kJ/mol) 

A1  9.1  163.3x107  69.63  21.1  163x108  69.60 
A2  9.6  176.4x108  69.50  22.1  176x108  69.42 
A3  10.2  253.4x106  64.60  23.5  253x107  64.50 
A4  16.0  228.3x107  63.12  36.8  228x108  63.20 
A5  15.7  120.6x106  62.80  36.0  121x107  62.74 

 
From  these  results  it  may  be  generalized  that  the  more 

efficient  inhibitor  has  more  negative  ΔG°ads.  So  the  order  of 
inhibition  efficiencies  is  as  follow:  A1>  A2>  A3>  A4>  A5.  This 
trend will be interpreted latter. 
 
3.1.2. Effect of temperature 
 

The effect of temperature on both corrosion and corrosion 
inhibition  of  C‐steel  in  1  M  H2SO4  solution  in  absence  and 
presence  of  different  concentrations  of  inhibitors  [A1‐5]  at 
different  temperatures  ranging  from  30  to  50  oC  was 
investigated. 

 

 
Figure 3. Curve fitting of corrosion data for C‐steel in 1 M H2SO4 in presence 
of different concentration of thiazole compounds to kinetic model at 30 oC. 
 

Arrhenius plot Eq. [5] of logarithm of the corrosion rate, log 
k, with the reciprocal of absolute temperature, 1/T, in absence 
and  presence  of  9x10‐6  M  of  inhibitors  [A1‐5]  was  shown 
graphically in Figure 4. 
 
ln k = B‐ (Ea*/RT)           [5] 
 
where  B  is  a  constant  depends  on  the  metal  type  and 
electrolyte, and R is the universal gas constant. 
 

  
Figure 4.  Log corrosion rate (k) vc 1/T for C‐Steel in presence of 9x10‐6 M 
thiazole compounds. 
 

From  the  slopes  of  the  plots,  the  respective  activation 
energies  [Ea*]  were  calculated  and  tabulated  in  Table  4.  The 
results  show  that,  the values of  activation energy  increases  in 
the  same  order  of  increasing  inhibition  efficiency  of  the 
inhibitors.  It  is  also  indicated  that  the  whole  process  is 
controlled  by  surface  reaction,  since  the  energy of  activation 
corrosion process is over 20 kJ/mol [17]. 
 
Table 4. Activation parameters of  the dissolution of C‐steel  in 1 M H2SO4  in 
the absence and presence of 9x10‐6 M different thiazole compounds. 

Activation parameters Inhibitor 
type ­ΔS*, J/mol.K ΔH*, kJ/mol Ea*,  kJ/mol 

154.741.02 41.5Blank
136.546.2 49.0A1
137.245.8 48.8A2
146.943.4 44.9A3
151.442.6 43.3A4
153.941.6 42.3 A5

 
From  the  results  of  the  effect  of  temperature,  it  was 

observed  that  the  inhibition  efficiency  increases  with 
increasing  the  inhibitors  concentrations  at  one  hand,  and 
decreases with the rise of temperature on the other hand. This 



Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318  315 
 

 
 

means  that  these  compounds  are  adsorbed  physically  on           
C‐steel surface. 

Enthalpy  and  entropy  of  activation  (H*,  S*)  were 
calculated from transition state theory [18] Table 4: 
 
k=(RT/Nh) exp(S*/R) exp‐(H/RT)       [6] 
 
where h  is planks constant, N  is Avogadros number. A plot of 
log  (k/T)  vs.  (1/T),  Eq.  [6],  gave  a  straight  line  as  shown  in 
Figure  5  for  C‐steel  dissolution  in  1 M  H2SO4  in  absence  and 
presence  of  9x10‐6  M  of  inhibitor  (A1).  The  order  of  the 
inhibition efficiency of the investigated compounds as gathered 
from the increase in Ea* and H*and the decrease in S* values 
is the same as above. Ea* and H* of the inhibition process of C‐
steel  in 1 M H2SO4  in the presence of  inhibitors are nearly the 
same (or slightly higher) that those in free 1 M H2SO4 solution, 
indicating that no energy barrier is attained. These data reveal 
that the inhibition of the corrosion reactions is affected without 
changing  the  mechanism.  The  entropy  of  activation  in  the 
presence  and  absence  of  the  inhibitor  is  large  and  negative. 
This implies that the activated complex in the rate‐determining 
step represents association rather than dissociation, indicating 
that a decrease in disorder takes place in going from reactant to 
the activated complex. 
 

 
Figure 5.  Log corrosion rate/T(kT) vs. 1/T for C‐steel in presence of 9x10‐6 
M thiazole compounds. 
 
3.1.2. Synergistic effect 
 

The corrosion behavior of C‐steel  in 1 M H2SO4 solution in 
presence of 1x10‐3 M potassium bromide, potassium thiocynate 
and potassium  iodide  at  different  concentrations  of  inhibitors 
[A1‐5]  was  studied.  The  obtained  weight‐loss  time  curves  are 
represented  in Figure 6‐8; values obtained are summarized  in 
Table  5.  From  these  values,  it  is  observed  that  %I  of  the 
inhibitors increases with increasing concentration of inhibitors 
due  to  synergistic  effects  [19].  The  synergistic  effect  of  these 
anions  (Br‐,  SCN‐  and  I‐)  has  been  observed  [20].This  effect 
depends on the type of anion. From the result it was found that 
the order of increasing inhibition efficiency in presence of these 
anions is KI>KSCN>KBr [21]. The strong chemisorptions of (Br‐, 
SCN‐ and I‐) anions on the metal surface  is responsible  for  the 
synergistic effect of bromide,  thiothynate and iodide anions  in 
combination  with  cation  of  the  inhibitor.  The  cation  is  then 
adsorbed by coulombic  attraction on  the metal  surface where 
bromide, thiocynate and iodide anions are already adsorbed by 
chemisorption.  Stabilization  of  adsorbed  iodide,  bromide  and 
thiothynate  anions  with  cations  leads  to  greater  surface 
coverage  and  therefore  greater  inhibition.  One  can  conclude 
that  the  addition  of  iodide,  bromide  and  thiothynate  ions 
enhances the inhibition efficiency to a considerable extent, due 

to  the  increase  of  surface  coverage  in  the  presence  of  iodide, 
bromide  and  thiothynate  ions.  The  order  of  investigated 
compounds  remains unchanged,  as  before.  From  the previous 
results,  it  is  known  that KI  could be  considered  as  one of  the 
effective  anions  for  synergistic  action  within  the  investigated 
inhibitors. 
 
Table  5.  Inhibition  efficiency  of  different  inhibitors  for  the  corrosion  of       
C‐steel  in  1 M H2SO4  containing  1x10‐3 M  KBr/KSCN/KI  from weight  loss 
measurements at 30 oC.  

Anions 
Conc. 
(M) 

Inhibition efficiency 
A1  A2  A3  A4  A5 

KBr  0.0 22.2 22.2  22.2  22.2 22.2
1x10‐6 62.3 59.9  55.4  52.2 50.3
3x10‐6 66.2 63.7  58.5  56.0 52.9
5x10‐6 70.7 66.6  61.1  58.5 55.4
7x10‐6 75.2 70.0  66.2  61.1 57.3
9x10‐6 79.6 73.3  69.4  66.2 60.4
11x10‐6 84.7 76.4  72.6  69.4 62.3

KSCN  0.0 28.8 28.8  28.8  28.8 28.8
1x10‐6 67.6 63.8  57.4  55.4 53.5
3x10‐6 72.7 66.6  60.6  59.3 56.8
5x10‐6 76.5 69.5  65.0  61.9 59.3
7x10‐6 80.9 73.3  69.5  65.7 62.4
9x10‐6 84.1 77.2  73.3  70.1 65.0
11x10‐6 87.3 82.2  76.5  74.6 66.9

KI 0.0 40.4 40.4  40.4  40.4 40.4
1x10‐6 73.4 68.2  60.0  61.3 57.4
3x10‐6 78.4 71.5  65.1  66.6 61.9
5x10‐6 81.6 74.0  67.7  69.6 63.2
7x10‐6 84.2 77.7  71.5  73.4 65.7
9x10‐6 88.0 82.8  75.3  76.5 68.9
11x10‐6 91.1 86.6  80.3  79.1 71.5

 

 
Figure 6. Weight loss‐time curves for C‐Steel dissolution in 1 M H2SO4 with 
and without addition of 1x10‐3 M KBr in presence of different concentrations 
of A1 at 30 oC. 

 

 
Figure 7. Weight loss‐time curves for C‐Steel dissolution in 1 M H2SO4 with 
and  without  addition  of  1x10‐3  M  KSCN  in  presence  of  different 
concentrations of A1 at 30 oC. 

 
 



316  Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318 
 

 

 
Table 6. Electrochemical parameters for C‐steel in 1 M H2SO4 with and without different concentrations of inhibitors at 30 °C. 

%I θ ­ßc (mv dec­1) ßa (mvdec­1) ­Ecorr (mv) icorr (mA. cm­2) Conc. (M) Inhibitors
‐‐ 8656475 187.5 0.00 A1 

30.70.3066 5155491130.0 1x10‐6
35.20.3515 5238479121.6 3x10‐6
39.50.3946 5350482113.5 5x10‐6
53.60.5355 554247587.1 7x10‐6
63.00.6293 483547369.5 9x10‐6
66.10.6608 483247263.6 11x10‐6
22.60.2256 8656 473145.2 1x10‐6A2 
29.00.2901 7553476133.1 3x10‐6
35.20.3515 6555480121.6 5x10‐6
43.30.4325 5445481106.4 7x10‐6
61.30.6128 544247172.6 9x10‐6
63.00.6293 554546969.5 11x10‐6
20.80.2075 8660483148.6 1x10‐6A3 

24.30.2432 8165485141.9 3x10‐6
29.30.2933 8065481132.5 5x10‐6
40.70.4069 8055477111.2 7x10‐6
59.60.5962 755547375.7 9x10‐6
60.00.6000 625247375.0 11x10‐6
1.00.0090 8262481185.8 1x10‐6A4 

13.30.1328 8662476162.6 3x10‐6
17.40.1738 8460475154.9 5x10‐6
29.00.2901 8258476133.1 7x10‐6
38.20.3818 8256473115.9 9x10‐6
39.30.3930 8555476113.8 11x10‐6
0.500.0053 8865475186.5 1x10‐6A5 

3.600.0357 9270480180.8 3x10‐6
17.00.1701 9264478155.6 5x10‐6
26.00.2603 9268479138.7 7x10‐6
35.20.3515 9165475121.6 9x10‐6
38.60.3856 9062472115.2 11x10‐6

 
 

 
Figure 8. Weight loss‐time curves for C‐Steel dissolution in 1 M H2SO4 with 
and without addition of 1x10‐3 M KI in presence of different concentrations of 
A1 at 30 oC. 
 
3.2. Galvanostatic polarization measurements 
 

Figure 9 shows the galvanostatic polarization curves for C‐
steel  dissolution  in  1  M  H2SO4  in  absence  and  presence  of 
different concentration of inhibitor [A1] at 30 oC. Similar curves 
were obtained for other inhibitors (not shown).  

The  numerical  values  of  the  variation  of  the  corrosion 
current  density  (icorr.),  the  corrosion  potential  (Ecorr.),  Tafel 
slopes  (a  &  c),  degree  of  surface  coverage  ()  and  the 
inhibition efficiency (%I) with the concentrations of  inhibitors 
(A1‐5) are given in Table 6. The results indicate that: 

1‐ The  cathodic  and  anodic  curves  obtained  exhibit  Tafel‐
type behavior. Addition of  thiazole derivatives  increased both 
the  cathodic  and  anodic  overvoltages  and  the  presence  of 
pyrazolone  derivatives  in  solution  inhibits  both  the  hydrogen 
evolution and the anodic dissolution processes. 

2‐  The  corrosion  current  density  (icorr.)  decreases  with 
increasing the concentrations of the thiazole derivatives which 
indicates  that  these  compounds  acts  as  inhibitors,  and  the 

degree of  inhibition depends on the concentration and type of 
inhibitors present. 

3‐ The slopes of the anodic and the cathodic Tafel lines (a  
& c) were slightly changed on increasing the concentration of 
the tested compounds. This indicates that there is no change of 
the  mechanism  of  inhibition  in  presence  and  absence  of 
inhibitors.  The  thiazole  derivatives  are mixed‐type  inhibitors, 
but  the  cathode  is  more  polarized  than  the  anode  when  an 
external current was applied. The higher values of Tafel slopes 
can  be  attributed  to  surface  kinetic  process  rather  the 
diffusion‐controlled process. 

4‐  The  orders  of  inhibition  efficiency  of  all  inhibitors  at 
different  concentrations  as  given  by  polarization 
measurements  are  listed  in  Table  7.  The  results  are  in  good 
agreement with that obtained from weight‐loss measurements. 
 

 
Figure  9.  Polarization  curves  for  the  dissolution  C‐Steel  in  1  M  H2SO4  in 
presence and absence of different concentrations of A1 at 30 °C. 
 
 
 



Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318  317 
 

 
 

3.3. Chemical structure and corrosion inhibition 
 

Variation  in  structure  of  inhibitors  molecules  [A1‐5]  takes 
place through the phenylazo group. So, the inhibition efficiency 
will depends on this part of the molecule. 
      A  skeletal representation  of  the  proposed  mode  of 
adsorption  of  studied  compounds  is  shown  in  Figure  10  and 
clearly indicates the active adsorption centers. 
 

 
 

 
 
 
 
 
 

 
X: ‐ OCH3 (A1) 
     ‐ CH3    (A2) 
     ‐ H        (A3) 
     ‐ Cl       (A4) 
     ‐ NO2    (A5) 
 

Figure  10.  Skeletal  representation  of  the  mode  of  adsorption  of  inhibitor 
compounds. 
 

This order of increased inhibition efficiency of the additives 
can  be  accounted  for  in  terms  of  polar  effect  [22]  of  the  p‐
substituents  on  the  phenylazo  group.  This  behavior  can  be 
rationalized on the basis of the structure – corrosion inhibition 
relationship  of  organic  compounds.  Linear  Free  Energy 
Relationship (LFER) has previously been used to correlate the 
inhibition efficiency of organic compounds with their Hammett 
substituent  constant  [23],  the  LFER  or  Hammett  relation  is 
given by [24]: 
 
Log k or %I= ‐ ρ σ           [7] 
 
where,  ρ  is  the  reaction  constant.  Those  substituents  which 
attract electrons from the reaction center are assigned positive 
σ values and those which are electron donating have negative σ 
values. Thus σ,  is a relative measure of the electron density at 
the reaction center .The slope of the plot of %I or log k vs. σ is ρ 
and  its  sign  indicates  whether  the  process  is  inhibited  by  an 
increase or decrease of electron density at the electron center. 
Figure  11  shows  that  thiazole  derivatives  give  a  good 
correlation line (ρ = ‐29.8) which shows a weak dependence of 
adsorption  character  of  the  reaction  center  on  the  electron 
density  of  the  ring  with  electron  releasing  substituents 
increasing inhibition. 
 

 
Figure  11. Variation  of  the  inhibition  efficiency  (I%)  with  the  substituent 
constant  (σ)  of  the  substituent  group  in  para  position  on  phenyl  ring  of 
azothiazole derivatives. 

The  weak  dependence  of  the  adsorption  character  of  the 
reaction center of  thiazole derivatives on  the  electron density 
of  the  ring  may  be  due  to  the  centers  of  adsorption  is  not 
thoroughly  conjugated  to  the  ring.  Compound  A1  is  the  most 
efficient  inhibitor  because  of  the  presence  of  highly  electron 
releasing  p‐OCH3  group  (  =  ‐0.27)  which  enhances  the 
delocalized ‐electrons  on  the molecule  and  also may  add  an 
additional active center to the molecule due to its oxygen atom. 
Compound A2 comes after compound A1 in inhibition efficiency. 
Because  it  has p‐CH3  in  the phenylazo  group with  (  =  ‐0.17) 
lower  Hammett  constant  and  hence  lower  sharing  electron 
density  to  the molecule. Compounds A3, A4  and A5  come after 
compounds A1 and A2 because they have positive  values (H = 0, 
Cl = +0.23 and NO2 = +0.78), and hence lower electron sharing 
to their molecules. The inhibition efficiency of these molecules 
is  parallel  to  the  increased  order  of  electron  withdrawing 
(electrophilic) character of these groups. 

On  the  light  of  the  previous  discussions,  the  nature  of 
substituted groups, whether electron donating or withdrawing 
reflects  its effect on  the  inhibition efficiency. One can say  that 
the methyl  and methoxy  groups  increase  the  electron  density 
on  the  active  centers,  consequently,  the  inhibition  efficiency 
increases.  It  follows  that  the  methoxy  groups  more  efficient 
than  the  methyl  one.  From  structural  organic  point  of  view, 
both  methyl  and  methoxy  groups  have  +  R  effect  but  the 
inductive effect is +I and –I, respectively. The methyl group has 
+R, but  its  effect  is very  little as a  result of hyper  conjugation 
(Scheme 2). 

 

Scheme 2 
 
In the case of methoxy group,  the effect of +R is  large and also 
the inductive effect, ‐I, thus, Scheme 3: 
 

Scheme 3 
 
Also methoxy  group may  add  an  additional  active  center  and 
this increases the inhibition efficiency in case of methoxy group 
than  in  case  of  methyl  group. On  the  other  hand,  the  low 
efficiency  of  nitro  derivatives  than  methyl  and  methoxy 
derivatives may due to: 

(i)     Its highest electrophilic character,  
(ii)    it's easily reduction in acid medium and  
(iii)   the evolved heat of hydrogenation may aids the   

                desorption of the molecules. 
In addition inhibitor (IV) is the least efficient inhibitor; this 

is due to the presence of –NO2 group. 
 
4. Conclusions 
 

1.  These  compounds  under  investigation,  the  thiazole 
derivatives,  are fairly efficient inhibitors for C‐steel dissolution 
in 1 M H2SO4. 

2.  The  adsorption  of  these  compounds  on  C‐steel  surface 
was found to    obey Temkin's adsorption isotherm. 

3.  From  the  effect  of  temperature,  the  activation 
parameters for the corrosion process (Ea*, H*, S* and G*ads) 
were calculated. 



318  Fouda et al. / European Journal of Chemistry 1 (4) (2010) 312­318 
 

 

4.  Galvanostatic  polarization  data  indicate  that,  these 
compounds are mixed‐type inhibitors, but the cathode is more 
polarized  than  the  anode  when  an  external  current  was 
applied. 

5. The order of inhibition efficiency of all inhibitors as given 
by polarization measurements  is  in good agreement with  that 
obtained  from  weight‐loss  measurements.  This  order  was 
explained on the basis of the chemical structure and adsorption 
active centers of the compound. 
 
References 
 
[1]. Huilong, W.; Jiashen, Z.; Jing, L. Anti­Corros. Meth. M. 2002, 49(2), 127‐

132.  
[2]. Saeed, T.; Ali,  S. A.; Rahman,  S. U. Anti­Corros. Meth. M. 2003, 50(3), 

201‐207. 
[3]. Atia, A. A.; Saleh, M. M. J. Appl. Electrochem. 2003, 33(2), 171‐177. 
[4]. Tamilselvi,  S.;  Rajeswari,  S. Anti­Corros. Meth. M. 2003,  50(3),  223‐

231. 
[5]. Keera, S. T. Anti­Corros. Meth. M. 2003, 50(4), 280‐285.   
[6]. Wang, H. L., Liu, R. B.; Xin, J. Corros. Sci. 2004, 46(10), 2455‐2466. 
[7]. Fouda, A. S.; Mostafa, H. A.; El‐Taib‐Heakel, F.; Elewady, G. Y. Corros. 

Sci. 2005, 47(8), 1988‐2004. 
[8]. Migahed, M. A.; Mohamed, H. M.; Al‐Sabagh, A. M. Mater. Chem. Phys. 

2003, 80(1), 169‐175. 
[9]. Soror, T. Y.; El‐Ziady, M. A. Mater. Chem. Phys. 2003, 77 (3), 697‐703. 
[10]. Lebrini, M.; Lagrenee, H.; Vezin, H.; Gengembre, L.; Bentiss, F. Corros. 

Sci. 2005, 47(2), 485‐505. 
[11]. Mubarak, A. T. J. Sol. Chem.  2004, 33(2), 149‐155. 
[12]. El‐Bindary, A. A.; El‐Sonbati, A. Z.; El‐Mosalamy, E. H.; El‐Santawy, E. 

M. Spectrochim. Acta Part A 2001, 57(12), 2359‐2365. 
[13]. Fouda,  A.  S.;  El‐Kaabi,  S.  S.;  Mohamed,  A.  K.  Corros.  Prevent  Contr. 

1990, 37(6), 164‐165. 
[14]. Otieno‐Alego, V.; Hope, G. A.; Flitt, H. J.; Cash, G. A.; Schweinsberg, D.  

P. Corros. Sci. 1992, 33(11), 1719‐1734. 
[15]. Hoar, T. P.; Holliday, R. D. J. Appl. Chem. 1953, 3(11), 502‐513. 
[16]. El‐Awady, Y. A.; Ahmed, A. I. J. Ind. Chem. 1985, 24A, 601‐606.  
[17]. Al‐Neami, K. K.; Mohamed, A. K.; Kenawy, I. M.; Fouda, A. S. Monatsh 

Chem. 1995, 126, 369‐376. 
[18]. Haladky, K.; Collow, L.; Dawson, J. Br. Corros. J. 1980, 15, 20‐21.  
[19]. Caliskan, N.; Bilgic, S. Appl. Surf. Sci. 2000, 153, 128‐133. 
[20]. Khamis,  E.;  El‐Ashry,  E.  S.  H.;  Ibrahim,  A.  K.  Br.  Corrosion  J.  2000, 

35(2), 150‐154. 
[21]. Fouda, A. S.; Al‐Sarawy, A. A.; El‐Katori, E. E. Desalination, 2006, 201, 

1–13. 
[22]. Hammett,  L.  P.  Physical  Organic  Chemistry,  McGraw‐Hill  Book  Co., 

N.Y., 1940 
[23]. Donahue, F. M.; Nobe, K. J. Electrochem. Soc. 1965, 112(3), 886‐891. 
[24]. Smialowska, Z. S.; Kaminski, M. Corros. Sci. J. 1973, 13(1), 1‐10.