Cristale lichide

Cristale lichide

Cristalele lichide sunt substante organice sau substante cu compozitie mixta (organica si anorganica),naturale sau sintetice,care in conditii fizice bine determinate manifesta propietati caracteristice atat solidelor,cristaline cat si lichidelor. Pentru aceste sustante tranzitia de faza solid-lichid nu este directa,intre cele doua faze existand intotdeauna faze intermediare stabile,in care substantele sunt anizotrope-propietate aracteristica solidelor,cristaline-dar sunt si fluide-propiatete specifica lichidelor izotrope.

Spre deosebire de lichidele obisnuite,pentru care fiecare molecula interactioneaza simultan cu moleculele vecine determinand astfel o ordine la distanta mica,in cazul cristalelor lichide,din cauza formei si a structurii moleculelor gradul de ordonare este mult mai avansat,asemanand aceste substante cu solidele cristaline.Din aceste motive cristalele lichide se mai numesc si faze mezomorfe sau mezofaze.

Propietati spacifice cristalelor lichide sunt:

-moleculele lor sunt alungite si contin anumite secvente moleculare, intr-un plan (de obicei acestea sunt ciclurile benzenice);

-prezinta o secventa structurala rigida a catenei,formata de cele mai multe ori din duble sau triple legaturi,care constituie axa lunga a moleculelor;

-moleculele prezinta momente electrice dipolare mari si anumite secvente moleculare usor polarizabile;

-moleculele prezinta grupari functionale dipolare la extremitatile lor.

S-a constatat oc omportare de cristal lichid si pentru unele substante organice sau cu compozitie mixta cu molecula mica,ce contin ciclul naftalinic sau prezinta structura de silon cat si in cazul acelora care au in structura molecula de colesterol (esterii colesterolului).

In functie de simetria structurii cristalelor lichide rezultata din modul de aranjare a moleculelor unele fata de altele,acestea se clasifica in:

-cristale lichide nematice CLN)

-cristale lichide smectice CLS)

-cristale lichide colesterice CLC).

Cristalele lichide nematice (nematos inseamna fir,in limba greaca) se caraterizeaza prin aranjarea paralela a axelor lungi ale moleculelor,fapt care permite orientarea paralela a moleculelor alungite fata de altele.

Rotatia moleculelor este permisa numai in directia axei lor mari spre deosebire de rotatia lor ,in jurul axei mici ,care este interzisa datorita fortelor intermoleculare.

Cristalele lichide din aceasta clasa sunt in majoritate termotrope,manifestandu-si propiatetile de cristal lichid in jurul lui 110 ⁰ c .S-a reusit in ultimii ani coborarea acestei temperaturi pana la 20-25⁰ c,deschizand posibilitati interesante in utilizarea in practica a unora dintre propietatile cristalelor lichide.

Cristalele smectice smectos inseamna sapun,in limba greaca) se caracterizeaza tot printr-o structura de molecule alungite orientate in paralel intre ele dupa axele lor lungi dar dispuse in straturi distincte,paralele.

Cristalele lichide colesterice se aseamana cu cele smectice prin faptul ca moleculele lor sunt asezate in straturi -cat si cu cele nematice -prin faptul ca moleculele se aranjeaza paralel intre ele.

Unele cristale lichide prezinta un singur tip de mezofaza dintre acestea trei ,dar altele pot prezenta doua mezofaze .Tranzitia dintre ele are loc la anumite temperaturi si fiecare mezofaza este stabila intr-un anumit domeniu ,ineori mai ingust,alteori mai larg.

Aplicatiile cristalelor lichide

Folosirea cristalelor lichide in sistemele de afisaj din domeniul electronicii,are la baza fenomenul de imprastiere dinamica a luminii.Dispozitivul care produce acest fenomen are urmatoarea constitutie :intre cele doua placi de sticla perfect slefuite si asezate paralel,acoperite pe fetele lor interioare cu un film conductor si transparent de SNO2+IN2O3,se introduce un strat de cristal lichid nematic avand grosimea de 10-100 nm dopat cu ioni de Li+.

Placile de sticla au rol de electrozi .Atat timp cat o astfel de celula nu este legata la o sursa exterioara de curent electric ionii dopati nu se depaseaza in interiorul CLN permitand moleculelor acestuia sa se aranjeze paralel intre ele .In felul acesta un fascicol de lumina care cade pe prima fata a celulei strabate nepertubat filmul CLN iesind prin placa din spate .La stabilirea unui camp electric intre placile celulei ionii sunt atrasi de placa incarcata cu sarcina electrica opusa lor .Deplasarea ionilor in CLN perturba aranjarea moleculelor din mezofaza nematica si determina paritia unor zone de dicontinuitate in lichid ,zone care se comporta diferit fata de lumina incidenta ,imprastiind-o in toate directiile, inclusive spre fata de intrare.

Panourile de afisaj numeric sunt alcatuite din celule de afisaj la care stratul conductor transparent al unei placi este depus sub o forma de 7 segmente care permit afisarea oricarei cifre de la 0 la 9 sau a oricarei litere.

Aplicatiile cristalelor lichide in chimie sunt legate tocmai de elucidarea structurii si a propietatilor optice,ale unor compusi noi,folosind spectroscopia de absortie invizibil si rezonanta magnetica nucleara.

Avand in vedere ca propietatiie optice ale multor substante depind in mare masura de directia sub care cade lumina pe moleculele acesteia informatiile obtinute sut mai bogate atunci cand se reuseste o imbunatatire a ordonarii moleculelor .Cu ajutorul cristalelor lichide nematice s-a putut obtine o astfel de ordonare pentru foarte multi compusi de interes practic ca de exemplu colorantii pe baza de nilina sau polimetina.

Cea de doua metoda fizico-chimica de analiza -rezonanta magnetica nucleara -foloseste propietatea pe care o au unele nuclee atomice de se orienta in numai cateva pozitii fixe atunci cand atomul se afla intr-un camp magnetic ,pozitiicaracterizate prin anumite energii.Prin absortie de radiatie electromagnetica de la o sursa ,externa nucleul poate trece dintr-o stare la alta .Marind intensitatea campului,distanta energetica dintre stari creste,ajungand la un moment dat sa aiba o valoare care coincide cu energia raditiei electromagnetice incidente.

Informatiile obtinute sunt mai complete daca moleculele studiate sunt orientate imtr-o anumita direcctie.In acest scop,inca din 1963 s-a apelat la ajutorul cristalelor lichide.Folosindu-se ca matrice in care se dizolva substantele de studiat ,se creeaza pentru moleculele acesteia o ambianta anizotropa,o invecinare moleculara care nu este identica in toate directiile.Ca matrici se folosesc mai ales lichidele nematice.Acestea dispunand de domenii intinse in care moleculele se aliniaza astfel ca axele moleculare cu susceptibilitate magnetica minima sa devina paralele cu campul ,atragand totodata si moleculele compusului studiat.Ca o consecinta ,spectrul RMN devine foarte clar si bine rezolvat,astfel ca liniile sale pot fi masurate cu mult mai exact decat daca moleculele ar fi aranjate dezordonat.Prin aceea metoda au fost elucidate structurile multor compusi dintre care amintim structura fluorbenzenului pentru cercetarea caruia s-a utillizat ca matrice critalul nematic p-p"-di-n-hexiloxiazoxi-benzen.

REFERAT

-CRISTALE LICHIDE-

STUD.: TRAISTARU MIHAELA ELENA ,

ANUL I,MASTER,CHIMIE APLICATA