Структурные свойства жидких кристаллов промежуточные между свойствами твердых кристаллов и жидкости. В твердых кристаллах дальний порядок имеется по всем трем направлениям, в жидкостях дальний порядок отсутствует, а в жидких кристаллах имеет место одноосный дальний порядок, т.е. упорядоченное расположение молекул наблюдается лишь по одному направлению. Структура соответствующая жидким кристаллам возникает в органических веществах, молекулы которых имеют нитевидную, вытянутую форму или форму плоских пластин.
Два основных типа жидких кристаллов изображены на рисунке 20.
а б
а – нематический тип; б – смектический тип
Рисунок 20 – Схема расположения молекул в жидких кристаллах
У нематического типа упорядоченность с ориентацией состоит в том, что в определенном объеме, соответствующем одному «кристаллическому зерну», продольные оси всех молекул параллельны. У смектического типа молекулы не только параллельны, но и выстраиваются на одном уровне друг относительно друга.
Нематические и смектические типы жидких кристаллов наблюдаются как в поляризационный микроскоп, так и с помощью рентгеноструктурных установок. Жидкие кристаллы существуют в определенном интервале температур. При нагревании они превращаются в обычную жидкость, а при охлаждении в твердые кристаллы.
Примером жидких кристаллов может быть мыльный раствор (рисунок 21), состоящий из большого числа двойных слоев молекул мыла, разделенных слоями воды.
Рисунок 21 – Структура мыльного раствора
Молекула мыла имеет форму вытянутой диполи. Отрицательно заряженными концами диполей молекулы закрепляются на слоях воды, и продольные оси молекул ориентируются перпендикулярно слоям воды. Жидкие кристаллы, обладая упорядоченной ориентацией молекул в одном из направлений, обладают анизотропией физических свойств (двойное лучепреломление, диэлектрические и диамагнитные свойства). При всем этом сохраняется свойство текучести. Под влиянием внешних сил (электрическое, магнитное поле, ориентирующее действие поверхности твердого тела) возникает упорядоченная ориентация молекул в большом объеме вещества, и весь объем жидкости ведет себя как одноосный жидкий монокристалл, проявляя при этом ярко выраженную анизотропию физических свойств. Т. о. принципиальное отличие конденсированных систем: жидкость, твердый кристалл, жидкий кристалл и аморфная жидкость состоит в том, что степень упорядоченности в расположении атомов различна. Переход твердый кристалл – жидкий кристалл – аморфная жидкость сопровождается определенным тепловым эффектом.
1.5 Полимеризация
В настоящее время в практической деятельности человека все большее значение приобретают искусственно созданные (синтетические) материалы, получившие название полимеров. Существуют и природные полимеры (смолы, шеллак, канифоль, целлюлоза, каучук), но их значение по сравнению с синтетическими полимерами очень мало.
Полимеры получают в результате реакции полимеризации, которая состоит в соединении большого числа одинаковых молекул какого-нибудь ненасыщенного соединения в одну крупную молекулу. Хотя продукт реакции полимеризации – полимер – имеет такой же химический состав, как и исходный продукт – мономер, – физические свойства их совершенно различны. Так, например, газ этилен (С2Н4) при определенных физических условиях (высокое давление и температура) претерпевает проц5есс полимеризации, в результате которого получается твердый продукт политен (С2Н4)n, где n – число ассоциировавших молекул мономера, достигающее очень больших значений (до 5000).
Схема реакции полимеризации этилена показана на рисунке 22: двойная связь в молекуле этилена разрывается, за счет появления ненасыщенных связей молекулы этилена «сшиваются» в очень длинную цепочку, кусочек которой изображен на рисунке.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.