Жидкие кристаллы и мицеллы

Пластинчатые мицеллы являют собой пример жидкокристаллического состояния вещества. По характеру расположения молекул они являются смектическими жидкими кристаллами, которым свойственна слоистая структура при наличии ближнего порядка упаковки молекул в слоях Такие жидкие кристаллы называют лиотропны-м и, поскольку они существуют в жидкой среде, являющейся вторым компонентом системы (тогда как обычные жидкокристаллические системы однокомпонентны). Пластинчатые мицеллы, в отличие от сферических, слабо заряжены, что обусловлено высокой степенью связывания противоионов поверхностью мицелл вследствие высокой ионной силы концентрированных растворов ПАВ. [c.43]

Подобно жидким кристаллам мицеллы представляют собой агрегаты статистической природы, состоящие в среднем всего из нескольких сотен молекул, размеры и форма которых варьируют в зависимости от концентрации и температуры. Основное различие-между мицеллами и жидкими кристаллами заключается в том, что первые агрегаты существуют в контакте с аморфной жидкой фазой в то время как жидкие кристаллы сами заполняют все пространство. [c.458]

Жидкокристаллические растворители и мицеллярные системы также могут создавать эффект клетки растворителя. По сравнению с изотропными гомогенными растворами жидкие кристаллы и мицеллы способны удерживать две сблизившиеся реакционноспособные частицы значительно дольше. Особенно эффективны в проявлении ограничивающих химические реакции [c.387]

I — межмолекулярные взаимодействия // — контактные (фазовые) взаимодействия, Д — ДИ-, три-, тетрамеры М — мицеллы (сферические, эллипсоидальные и др.) ПМ — полвмероподобные мнцеллы [71] ЖК — жидкие кристаллы (смектические и нематические фазы) К — трехмерные кристаллы НДС — структуры низкой дисперсности ВДС— высокодисперсные структуры (включая студни), НС — надмолекулярные структуры. [c.173]

Истолкование этой диаграммы основано на представлениях двухфазной модели мицеллообразования, согласно которой мицеллы рассматриваются как жидкие частицы коллоидной микрофазы, а мономерное ПАВ подобно пару. Тогда кривая молекулярной растворимости ао выражает равновесие кристаллы (твердое гидратированное ПАВ) мономерное ПАВ (пар), кривая оЬ —равновесие кристаллы мицеллы (жидкость). Кривая температурной зависимости ККМ (ос) характеризует равновесие мицеллы мономер (жидкость — пар). Пунктиром обозначена кривая метастабильного существования мицелл, которое реализуется при переохлаждении мицеллярных растворов ПАВ. Переохлажденные ниже темпе- [c.54]

С ростом концентрации ПАВ в растворе происходит перестройка сферических мицелл в палочкообразные и затем пластинчатые (рис. 117). Последние представляют собой жидкие кристаллы, обладающие анизотропией свойств. [c.189]

При дальнейшем увеличении концентрации происходит взаимодействие между сферическими мицеллами с образованием дискообразных, цилиндрических, пластинчатых мицелл и, наконец, жидких кристаллов. [c.176]

Эффектов клетки мицеллярные ассоциаты. В недавно опубликованном обзоре [713] обсуждено влияние ограничения диффузии растворенных веществ в жидких кристаллах и мицеллах на фотохимические процессы (см. также разд. 5.5.8 и 5.5.9). [c.388]

Структурные элементы жидких кристаллов могут иметь различную химическую природу, поэтому мир ЖКК чрезвычайно разнообразен. В качестве структурных элементов могут выступать отдельные молекулы, как изолированные, так и связанные полимерными цепочками. Среди них олигомеры - фрагменты полимерных молекул, ассоциаты молекул, мицеллы (коллоидные частицы) и сложные живые организмы, такие как вирусы. На рис. 12.3 приведены несколько химических формул типичных жидких кристаллов. [c.150]

Жидкое состояние мицелл подтверждается тем, что мицеллообразующие ионы могут с различными добавками образовывать смешанные мицеллы [8], а также тем, что в мицеллярных растворах имеет место явление солюбилизации. При этом независимо от того, жидкое или твердое вещество растворяется таким путем, состояние его в растворе аналогично жидкому состоянию. Азобензол и кристаллические производные этого соединения растворимы в растворах коллоидных электролитов [21. Если оба растворенных вещества осадить путем охлаждения, они обычно легко разделяются растворением производного азобензола в органическом растворителе, так как не образуют друг с другом твердого раствора или смешанных кристаллических фаз. Из этого можно заключить, что растворяющая способность мицеллы обусловлена ее жидкой природой [21. Существенное отличие жидкого и твердого состояний заключается в том, что растворенное вещество в первом случае способно смешиваться с различными растворителями, сильно отличающимися по размерам молекул, сохраняя при этом парциальные молярные объемы, близкие к молярным объемам самого растворенного вещества [91. В твердом состоянии растворенные вещества с трудом образуют смешанные кристаллы, если их молекулы сильно различаются по размерам и форме. [c.14]

Чистая фаза, состоящая из ламеллярных мицелл с, аналогичная смектической фазе жидких кристаллов и отличающаяся от последней только тем, что в ней слои разделены водным раствором. [c.461]

Мицеллярная структура растворов ПАВ обусловлена их энергетическими особенностями. Для минимизации свободной энергии, например в водных растворах, молекулам ПАВ выгодно замкнуть между собой силовые поля гидрофобных участков многих молекул, что и вызывает образование мицелл — своеобразных упорядоченных ассоциатов, подобных жидким кристаллам. Эта упорядоченность отличает их от ассоциатов, возникающих в растворах полимеров в плохих растворителях. В неводных малополярных средах [c.150]

Следует отметить, что диски бактериального мотора похожи на дискообразные мицеллы лиотропных жидких кристаллов, и их самосборка может происходить подобно образованию дискообразных мицелл при превышении критической концентрации мицеллообразования для лиотропных жидких кристаллов. [c.103]

Мицеллы могут быть аморфными и обладать свойствами жидких кристаллов. В обоих случаях они лишены кристаллических решеток, векториальность их выражена только в плоскостях. Отмечается преобладание кристаллических форм мицелл. [c.9]

Изотропная фаза, состоящая из сферических мицелл, которые образуют основную структурную единицу жидкого кристалла и размещены на объемно- или гране-центрированной кубической упаковке внутри водного раствора. [c.461]

Помимо различий в потенциальном и свободном объемах на молекулу, имеющих различные значения для жидкости и кристалла, между ними существует еще одно различие, связанное с переходом от локализованного к подвижному состоянию с возрастанием при этом конформационной энтропии. Предположим, что частицы, состоящие из 38 атомов, образуют структуры в виде двойного слоя тогда парциальная функция состояния одной мицеллы будет иметь вид /(т) /38 , где Дт) обозначает парциальную функцию состояния одной молекулы, а делитель 38 вводится из-за подвижного (жидкого) состояния мицеллы. Но каждая агрегированная молекула может перемещаться в мицелле любым образом до тех пор, пока не вступит во взаимодействие с другой молекулой, и, следовательно, имеет эффективный свободный объем 38 . В связи с этим парциальная функция состояния одной мицеллы будет включать этот фактор и выражаться так (38 v) 38 . С другой стороны, в гидратированном кристалле каждая молекула имеет свое собственное равновесное положение и, следовательно, парциальная функция состояния целого кристалла как локализованной системы выразится просто как /(Т) 1 где /(Т) — парциальная функция состояния одной молекулы, которая содержит только объемный фактор V, так как молекула вынуждена оставаться вблизи единственного фиксированного равновесного положения. Таким образом, парциальная функция состояния всей частицы в локализованном состоянии содержит фактор V . Следствием этого является увеличение [c.34]

Таким образом, использование нитроксильных радикалов разной структуры позволяет изучать структурные превращения различных областей лиотропных жидких кристаллов, а также позволяет исследовать механизм солюбилизации молекул в подобных системах (см. также работу [164] в которой исследован процесс мицеллообразования и подвижность солюбилизированных мицеллами молекул). [c.172]

ПАВ по мере увеличения концентрации ПАВ сферич. мицеллы трансформируются в пластинчатые. М. с. обладают текучестью, характерной для той жидкости, к-рая является дисперсионной средой, и относятся к свободнодисперсным системам. При высоком содержании ПАВ М.с. переходят в свячнодисперсное состояние с образованием гелей или лиотропных жидких кристаллов. [c.97]

С целью увеличения концентрации синтетические поверхно-стно-активные вещества могут ассоциироваться с образованием разнообразных агрегированных форм монослои, сферические мицеллы, палочкообразные или цилиндрические мицеллы и жидкие кристаллы (рис. 10.4). Однако при этом поверхностноактивные фосфолипиды биомембран склонны к образованию липидных бислоев, в которых с каждой молекулой фосфолипида связано 11 молекул. Структура бислоя является термодинамически предпочтительной, поскольку площадь, занимаемая полярной группой, практически равна площади двух ацильных цепей. Для отличных от бислоя конфигураций требуется повышенное сосредоточение гидрофобных хвостов. [c.330]

Средняя фаза, состоящая из достаточно длинных стержнеобразных мицелл цилиндрического (иногда квадратного или прямоугольного) поперечного сечения, размещенных на гексагональной упаковке в водной среде. Эта фаза сходна с нематической фазой жидких кристаллов. [c.461]

Выше точки Крафта к )ивая растворимости резк( поворачивает вправо, что указывает на быстрый рост растворимости. Олнако этот рост идет за счет перехода вещества в мицелляр-ную фор.му при незначительном к менении таких пара.метров состояния, как концентрация мономеров, химический потенциал, п()ве[)хностное натяжение и, как мы видим, температура. В той же малой степени ощущает его и твердая фаза, с которой ми-целлярный раствор находится в равновесии по линии ВС, называемой границей Крафта — низкотемпературной границей ми-целлярно области L на диаграмме состояния (на рис. 12 она несоразмерно коротка, обычно она простирается на 20—30 % по оси концентраций). Фаза L однородна и прозрачна, поскольку размер мицелл обычно много меньше длин световых волн. Если начальная точка границы Крафта (точка Крафта) указывает нижнюю температуру существования мицелл, то ее конечная точка С — нижнюю температуру Г,, существования жидких кристаллов. В точке С кривая растворимости претерпевает излом, поскольку происходит плавление твердой фазы [c.49]

Микрогетерогенные растворы могут существовать не только в виде слоистых структур. В лиотропных жидких кристаллах известны гексагональная, кубическая и другие периодические структуры, а также непериодические структуры - мицеллярные растворы, которые, однако, также характеризуются определенным простршственным масштабом - размером плавающих в растворителе мицелл растворенного вещества (сгустков молекул амфифила, например шариков, ядра которых образованы углеводо-родньп ш хвостами молекул амфифила, а полярные головки молекул со- [c.12]

Г. С. Хартли, 1951г.). В концентрированных растворах мыла эта ассоциация становится настолько значительной, что раствор приобретает макроскопическое волокнистое строение ( жидкие кристаллы ), становясь анизотропным. Подобные растворы показывают явление интерференции рентгеновских лучей, подобно кристаллам. При этом можно было доказать, например в случае олеата и лау-рата натрия, что молекулы кислоты расположены параллельно на расстоянии 4,4 А, образуя двойные слои с плоскостями метильных групп, параллельными друг другу, и плоскостями карбоксильных групп, граничащими с водой. Несколько таких двойных слоев анионов мыла ассоциируются указанным на рис. 73 образом, оставляя между плоскостями карбоксилов сравнительно толстые слои воды, в которых накапливается большинства ионов натрия. Углеводородные цепи молекул кислоты связаны между собой вандерваальсовыми силами. Растворимость мицеллы в воде обусловлена сильной сольватацией ионизированных карбоксильных групп СОО молекулами воды за счет ионодипольных сил. Рентгеноструктурный метод не применим к более разбавленным растворам мыла. Поэтому строение мицелл в этих растворах точно не установлено. Некоторые исследователи принимают шарообразное строение с карбоксильными группами, обращенными к периферии. Эти мицеллы находятся в равновесии с мономерными молекулами раствора. [c.785]

Лиотропный нематический жидкий кристалл может быть образован не только растворенными в воде молекуламич тержнями, но также и растворенными в воде цилиндрическими мицеллами амфифила, которые будут играть роль стержней (см. раздел 3.5). Такая нематическая фаза может находиться в равновесии с изотропным мицеллярным раствором (а также с ламеллярной и гексагональной фазами [4].). [c.40]

Наряду с перечисленными структурами жидкокртсталлических фаз растворов ам4 [фила в воде следует упомянуть еще об одной структуре. Эта структура, имеющая кубическую симметрию, была уже изображена на рис. 35. Хотя эта стрзп<тура обладает трехмерным дальним порядком (она экспериментально изучена для случая безводного миристата натрия [5]), ее обычно относят к жидкокристаллической структуре, поскольку она обладает микроструктурой такого же ти1 а, как и истинные лиотропные жидкие кристаллы, а именно, углеводородные цейи миристата натрия уложены внутри цилиндрических мицелл, а полярные группы молекул образуют внешнюю поверхность этих цилиндров. Разветвленная сеть цилиндрических мицелл, расположенных в пространстве регулярным образом, напоминает по своей структуре так называемую микротрабекуляр-ную (слово трабекула означает перекладина ) сеть, обнаруженную экспериментально с помощью высоковольтного электронного микроскопа в живых клетках. [c.49]

Описанную самосборку ВТМ можно интерпретировать следующим образом. Если предположить, что боковая поверхность белковых субъединиц, имеющих вид усеченных конусов, является гидрофобной, а поверхность их оснований, большого (наружного) и малого (внутреннего), носит гидрофильный характер, то в воде система таких конусов должна собраться в цилиндрические или сферические полые (заполненные водой) мицеллы. При укла исе цепи, РНК (имеющей полярный характер) в зазор между внутренними концами усеченных конусов, образующих трубчатую цилиндрическую мицеллу, вся структура, естественно, принимает схшральный характер. Ха-ракт рные размеры полого цилиндра вируса табачной мозаики связаны, возможно, не только с определенными размерами белковых субъединиц -усеченных конусов, но также и с тем обстоятельством, что абсолютное значение радиуса внутренней полости ВТМ (20 A) примерно соответствует величине, водного зазора при максимальном набухании ограниченно набухающих ламеллярных фаз лиотропных жидких кристаллов (см. гл. 3). [c.93]

Многие из таких биологических молекул не дают истинных растворов, а образуют коллоиды. Растворенные молекулы стремятся образовать группы, называемые мицеллами, достаточно большие, чтобы сильно рассеивать свет. Золь — это жидкий коллоид, в котором мицеллы движутся независимо друг от друга. И наоборот, в геле мицеллы сцеплены друг с другом, и раствор перестает быть жидким. Проблема коллоидных жидких кристаллов изучалась Оствальдом [2]. Этот вопрос имеет особый интерес для биологии, и обзор ранних работ в этой области можно найти в классической книге Фрей-Висслинга [3]. [c.276]

Лиотропные жидкие кристаллы мотут существовать только в среде растворителя. Здесь структурными единицами, в отличие от термо тронных ЖК являются не одинаковые молекулы, а мицеллы — сложные ассоциаты. Лиотропные ЖК, представляющие собой концентрированные растворы молекул-стержней, обладают теми же свойствами, что и термотропные ЖК. Но поскольку лиотропные ЖК распределены в растворителе, то их изучают, преимущественно используя поляризационную микроскопию и рентгено структурный анализ. Основной целью этих исследований является исследование характера молекулярной упорядоченно сти и выявление структуры мезофазы. Степень ориентационного порядка в ЖК принято определять с помощью параметра 5, впервые введенного Цветковым. Этот параметр называют параметром порядка и определяют по формуле [c.231]

В заключение упомянем еще об одном типе организованных жидко-кристаллических структур, возникающих в растворах блок-сополимеров в условиях, когда один из блоков нерастворим в данном растворителе и по крайней мере один из блоков может кристаллизоваться. В разбавленных растворах при этом образуются своего рода молекулярные мицеллы (термин принадлежит Садрону, но впервые они описаны в работе ) с глобулярным ядром и обычной клубкообразной периферией из растворимого в данной системе блока. При высоких же концентрациях образуются своеобразные слоистые жидкие кристаллы, или мезоморфные гели структура которых была подробно изучена рентгенографическими методами. При удалении растворителя слоистая структура сохраняется, причем кристаллические слои по своей морфологии близки к обычным ламеллярным монокристаллам но, как это ни парадоксально, более совершенны, чем структуры, образующиеся при кристаллизации соответствующего гомополимера. [c.126]

Сенсибилизация переноса электронов может быть с высокой эффективностью оогществлена не только в высокомолекулярных системах. Можно ожидать значительных эффектов миграции энергии в молекулярных агрегатах типа мицелл или жидких кристаллов (см. рис. 4.6, в). Мицеллообразующие молекулы находятся в составе мицелл в течение 10 —10 с, что намного меньше времени жизни самих мицелл. Поэтому можно использовать поверхностно-активные вещества, имеющие соответствующие функциональные группы. Трудной задачей является сохранение направленности действия этих групп при вхождении в состав мицелл. [c.136]

Различные определения следует считать вполне допустимьши, если они правильно отражают сущность явления действительно, все наши принципы разграничения основаны на теоретических представлениях, тогда как природные явления часто занимают промежуточное положение между двумя крайностями. Сказанное здесь сохраняет свою силу и при разрешении спорного вопроса, имеем ли мы дело с макромолекулами или с мицеллами (коллоидальными образованиями). С точки зрения размеров макромолекулы могут образовать коллоидальные частицы и таким образом дать начало молекулярно-коллоидным системам. К тому же макромолекулы, например нити, легко могут превращаться в рыхлые агрегаты, закручиваться или образовывать клубки, не переходя в точно определенный молекулярный кристалл. При этом образуются самые разнообразные агрегаты, которые в известном смысле функционирзоот как отдельные единицы. Однако такие агрегаты еще не являются вполне упорядоченными молекулярными кристаллами, а лишь образованиями с дефектной кристаллической структурой или с нечеткой агрегацией на этих агрегатах могут адсорбироваться разные вещества, последние могут внещ)яться внутрь этих агрегатов. В некоторых отношениях агрегаты ведут себя как коллоидные частищл с трехмерным кристаллическим ядром или дают структуру, аналогичную таковой для жидких кристаллов. Конечно, это не исключает необходимости изучения в каждом отдельном случае вопроса [c.227]

На фазовой диаграмме рис. 12 область изотропного мицеллярного раствора 1 ограничена слева кривой ККМ, снизу — границей Крафта и справа — кривой растворимости жидкого кристалла ПАВ. Обсудим теперь вопрос о верхней температурной границе области мицеллообразования. Априори можно представить следующие возможности либо при повышении температуры мицеллы распадутся при сохранении однородности раствора, т. е. верхней границей оказывается та же Л1шия ККМ ВВ, которая при достаточно высокой температуре поворачивает вправо, либо произойдет фазовый переход и верхней границей окажется еще одна кривая сосуществования ( )аз (бинодаль). Таким переходом может быть кипение мицеллярного раствора (рано или поздно оно должно возникнуть) или распад, скажем, на две жидкие фазы. Последний, казалось бы, менее вероятный вариант оказывается типичным для неионных П.ЛВ, для которых характерно существование точки помутнения, т. с. температуры, выше которой система распадается на две макроскопические фазы — насыщенный молекулярный раствор ПАВ (соответствующая е.му ветвь бинодали является продолжением линии КК М, как показано на рис. 12) и жидкую фазу ПАВ, содержащую растворенную воду. Расслоение водного мицеллярного раствора на две макроскопические фазы обусловлено процессами дегидратации и укрупнения мицелл, развивающимися при повышенип температуры. С ростом температуры область расслоения быстро расширяется, но, очевидно, прп еше более высоких температурах она должна сужаться вплоть до полной гомогенизации систсмы, если последняя раньше не закипит. [c.55]