Жидкие кристаллы — новое состояние вещества

Жидкие кристаллы. При охлаждении некоторых жидких веществ появляется новое их состояние, похожее и на жидкое, и на твердое. В этом состоянии вещество полупрозрачно или непрозрачно, сохраняет текучесть, но уже имеет анизотропные свойства и обладает определенной упорядоченностью структуры. [c.110]

Изложение физики жидких кристаллов требует привлечения многих научных дисциплин механики сплошных сред, статистической физики, оптики анизотропных сред, кристаллографии и т. д. Предлагая читателю ознакомиться с такой широкой областью, трудно точно наметить границы того, что он должен знать заранее. Здесь предпринята попытка провести по мере возможности замкнутое рассмотрение каждого из этих различных аспектов предмета. Естественно, что обсуждение некоторых вопросов пришлось сократить из-за ограниченности объема книги. Например, мы не рассматривали лиотропные системы, к выяснению сложной структуры которых сейчас лишь начинают приближаться. Также опущено рассмотрение специальных приложений метода ядерного магнитного резонанса, поскольку соответствующие обзоры с достаточной полнотой представлены в других источниках. Опущены также самые последние результаты экспериментов по рассеянию нейтронов. Цель настоящей монографии — прежде всего изложить суть разнообразных новых явлений, наблюдаемых в этих промежуточных состояниях вещества. [c.7]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ НОВОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА [c.16]

Зарождение кристаллов происходит в результате перехода растворенного в жидкой фазе вещества в твердое состояние. Этот процесс может происходить только при наличии определенного пересыщения раствора. Фактически в растворе образуются зародыши новой фазы в некотором интервале размеров. Теория гомогенного образования зародышей утверждает, что только те зародыши, образованные в результате флуктуаций параметров среды, чьи размеры больше некоторого критического размера г., способны далее расти в пересыщенном растворе. Более мелкие фракции либо растворяются, либо могут образовывать агломераты (размера больше критического) и далее расти. Таким образом, спонтанное (флуктуационное) зарождение новой фазы представляет собой динамический процесс, описание которого проводится на основе соответствующего кинетического уравнения [2, 3]. [c.331]

В больших по размеру роях достигается настолько совершенная ориентация анизодиаметричных, вытянутых молекул, что возникает новое фазовое состояние, возникновение жидкого кристалла, с явно выраженным дальним порядком в расположении молекул. Примером такого вещества, способного давать жидкое кристаллическое состояние, является /г-азоксифенетол. [c.21]

Химики, получившие более 100 лет назад бензоат холестерина — типично рутинный (даже для того времени) синтез нового производного хорошо известного соединения, не могли подозревать, что открывают путь к созданию невероятного разнообразия устройств, в которых применяются жидкие кристаллы — новое состояние вещества, которое неожиданно было открыто на примере бензоата холестерина. Вспомним также, что составившее эпоху в химиотерапии открытие сульфаниламидных препаратов явилось абсолютно непредсказуемым следствием широких исследований, направленных на синтез сотен и сотен ароматических производных, потенциально полезных для создания новых азокрасителей. [c.56]

Диаграмма состояния системы нз неизоморфных веществ (рис. 45) характеризуется тем, что ликвидус состоит из двух ветвей В Е и А Е, сходящихся в точке Е. Через эту же точку проходит солидус системы (линия В" А "). Из принципов соответствия и непрерывности следует, что каждой ветви ликвидуса отвечает своя твердая фаза, равновесная с жидким расплавом излом ликвидуса в точке Е связан с появлением новой фазы. Опыт показывает, что точки на кривой В Е соответствуют началу кристаллизации компонента В из соответствующих расплавов, а точки на кривой А Е— началу выделения кристаллов А. [c.170]

Очень часто химический потенциал вещества, находящегося в жидкой (твердой) фазе, отсчитывают не от состояния идеализированного газа, а от другого стандартного состояния. В качестве нового стандартного состояния выбирают состояние чистой жидкости (чистого кристалла), находящейся под давлением в одну атмосферу (не под давлением насыщенного пара жидкости ) и при данной температуре Т. Интегрируем уравнение (XII, 101) в пределах от Р = 1 до данного Р [c.335]

В средней школе всех нас учили, что вещество существует только в трех состояниях твердом, жидком и газообразном. Однако это не вполне верно. В частности, некоторые органические материалы переходят из твердого состояния в жидкость не сразу, а испытывают ряд переходов, включающих новые фазы. Механические свойства и свойства симметрии этих фаз промежуточные между свойствами жидкости и кристалла. По этой причине они часто называются жидкими кристаллами. Более подходящее название — мезоморфные фазы (мезоморфный означает промежуточный), или меаофазы. [c.13]

Процесс испарения твердых тел, называемый возгонкой, как по механизму его протекания, так и по сопутствующему ему энергетическому эффекту очень сходен с описанным выше процессом испарения жидкостей, Причина того, что твердое тело непосредственно возгоняется, не подвергаясь предварительно плавлению, становится понятной при рассмотрении рис. 1. Подобно тому как кривая испарения ОК. выражала зависимость давления насыщенного пара данного вещества, находящегося над жидкой фазой, от температуры, так кривая возгонки ОМ выражает аналогичную зависимость давления насыщенного пара над кристаллами. Все три кривые — испарения (ОК), плавления (01) и возгонки (ОМ) — сходятся в тройной точке, — единственной (согласно правилу фаз), в которой могут существовать в равновесии три фазы твердая, жидкая и газообразная. Соответствующее этой точке давление является самым низким, при каком только может еще существовать жидкая фаза данного вещества, а соответствующая ей температура по большей части является наиболее низкой температурой, при которой только возможно стабильное существование этой фазы. (Исключение составляют такие вещества, как вода, температура плавления которых понижается с возрастанием давления). Это, очевидно, не относится к хорошо известному состоянию переохлаждения жидкости, которое, будучи следствием запаздывания образования новой фазы, является лишь переходным этапом на пути к достижению системой состояния равновесия. [c.43]

В температурной последовательности жидкое состояние занимает промежуточное положение между твердым и газообразным. Повышение температуры кристалла и увеличение кинетической энергии частиц в узлах решетки приводит к тому, что некоторые частицы переходят в междоузлия, а остальные начинают обмениваться местами. Таким образом, хотя более или менее правильное окружение каждой частицы сохраняется, кристалл теряет свою форму. Появляется новое состояние вещества, в котором ближний порядок вокруг каждой частицы еще сохраняется, но дальний уже сзшдественно нарушен. Как правило, при одной и той же температуре мольный объем жидкости на 5-10 % больше, чем кристалла, что говорит об увеличении свободного объема в жидкости по сравнению с кристаллом. Жидкость не имеет собственной формы и под действием силы тяжести принимает форму того сосуда, в который она налита. [c.96]

Мы привыкли подразделять агрегатные состояния веществ на три вида твердое, жидкое и газообразное состояние. Однако это не вполне верно. В частности, некоторые органические материалы переходят из твердого состояши в жидкое, испытывая ряд переходов, включающих образование новой фазы, которую называют жидкокристаллическим состоянием жидким кристаллом — ЖК). [c.223]

Переход вещества жидкого или твердого состояния в газообразное происходит с поверхности и имеет место при всех конечных температурах. При повышеинп температуры тепловая энергия атомов возрастает, а с ней возрастает и вероятность отрыва частиц от поверхности. При возгонке кристалла происходит послойный разбор плоских сеток, который начинается с ребер кристалла или с областей поверхности, где имеются структурные дефекты. Таким образом, селективная возгонка примесей будет неэффективной труднолетучие примеси должны скапливаться на поверхности, образовывать частицы новой фазы и снижать дальнейшее испарение вещества. [c.388]

В развитие учения о жидких кристаллах большой вклад внесли французские кристаллографы Гранжан, Моген, Фридель, Шатлен. В частности, Фридель предложил новую классификацию состояния веществ на основе их структурного различия. [c.5]

Прежде всего следует установить, в какой мере понятие о молекуле сохраняет свое значение для кристаллического состояния веществ и в каких отношениях находится имеющаяся в газообразном, растворенном или жидком веществе молекула к структурной единице кристаллического вещества — к элементарной ячейке. Опыт показывает при этом, что понятия молекула и элементарная ячейка не обязательно должны быть идентичны. Имеется несколько случаев, когда элементарная ячейка состоит из одной молекулы и ПОЭТОМУ проявляет свойственную этой молекуле симметрию. В элементарной ячейке могут, однако, находиться несколько молекул, и ячейка тогда вследствие симметр1 чного сложения молекул обладает более высокой симметрией, чем сама молекула. Случается, однако, что элементарная ячейка меньше молекулы. Речь об этом будет ниже. В большинстве же случаев понятие молекулы как особенно прочного соединения атомов сохраняет свое значение в кристаллах органических соединений (ср. [74]). Силы, удерживающие молекулу в кристаллической решетке, малы по сравнению с силами, связывающими атомы друг с другом внутри молекулы. Поэтому при кристаллизации и расплавлении органических соединений новые химические связи, как-то С-—С, С—N, С-—О, в общем не разрушаются и не юзникают . [c.283]

В связи с этим и исходя из новых физических представлений о воде как гетерофазной ион-кристаллической системе под термином активация следует понимать процесс изменения структурно-физических, энергетических и магнито-электрических свойств гетерофаз связанного состояния вещества (гетерофаза - метастабильная фаза с двумерной организацией структуры) в составе жидкофазных систем, включая воду, водные растворы, жидкие кристаллы, аморфные материалы, полимеры и металлы под действием физических полей. [c.353]

Прошло примерно двадцать лет с момента, когда в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер и немецкий кристаллограф Ф. Леман описали необычные свойства жидких кристаллов ), прежде чем ученые начали осознавать, что открыто новое, четвертое состояние вещества. Действительно, вещества эти обладали текучестью, как обычные жидкости, и в то же время их оптические свойства были поразительно похожи на свойства кристаллов. Оказалось, что порядок расположения атомов, характерный для кристаллов, может быть не полным и что вообще [c.7]

Все до сих пор рассказанное о жидких к и-сталлах касалось особых жидкостей, которым прис щ строгий порядок в ориентации молекул. Но никакие оп е-деленные места или, другими словами, положения р в-новесия не закреплены за молекулами как в нематик, так и в холестериках. Однако перечень жидких крист -лов только открывается нематическим и холестеричес м состояниями. Оказывается, что по мере охлаждения д ного и того же вещества могут наблюдаться все новы и новые состояния, которые уже не являются полно т жидкими, но и не стали еще полностью твердыми тоже жидкие кристаллы, но особого рода. Они в т себя как твер ые кристаллы только по вполне опр ленным — избранным — направлениям в теле. Пр е [c.140]

Поэтому сказанное поясняет, что существование двупреломления в жидкости, которая должна быть изотропной, т. е. что ее свойства должны быть независящими от направления, представлялось парадоксальным. Наиболее правдоподобным в то время могло казаться наличие в мутной фазе нерасплавившихся малых частичек кристалла, кристаллитов, которые и являлись источником двупреломления. Однако более детальные исследования, к которым Рейнитцер привлек известного немецкого физика Лемана, показали, что мутная фаза не является двухфазной системой, т. е. не содержит в обычной жидкости кристаллических включений, а является новым фазовым состоянием вещества. Этому фазовому состоянию Леман дал название жидкий кристалл в связи с одновременно проявляемыми им свойствами жидкости и кристалла. Употребляется также и другой термин для названия жидких кристаллов. Это — мезофаза , что буквально означает промежуточная фаза . [c.11]

Гомогенные реакции в твердых веществах редко встречаются, химические изменения, в которых участвуют твердые вещества, происходят обычно на их поверхности, а также у центра зарождения новой фазы, где комбинируются химическое превращение и рост кристалла [247]. Единственная, еще нерассмотренная разновидность гомогенных систем в катализе, —это системы, компоненты которых находятся в жидком состоянии или в растворе (табл. 58 — 64). Предложено [421] классифицировать гомогенный катализ на непосредственный или химический и косвенный или катализ с участием среды. Участие катализатора в процессе не отображается стехиометрическим уравнением, и его влияние зависит от образования промежзт очных молекулярных комплексов, между тем как каталитически действующая среда влияет на скорость реакции, нарушая условия, от которых зависит данная реакция, такие, например, как образование комплексов или их диссоциация. Характер среды или растворителя, — это фактор, влияющий на условия каталитической реакции. Предполагают, что действие прямого катализатора подчиняется закону химического действия масс, так как он реагирует химически, влияние среды — непрямых катализаторов, которые практически могут принимать участие всей массой, интерпретируется иначе. По предположению Розанова, относительное изменение константы скорости реакции пропорционально изменению концентрации каталитически действующей среды. Розанов, обобгцая понятие влияния растворителя, выразил его математически уравнением [c.194]

Растворы солей при охлаждении ниже 0° выделяют лед или кристаллы (нередко тогда содержащие кристаллизационную воду) соли, а при некоторой концентрации, которой достигают предшествующими выделениями воды, застывают всею своею массою. Такие отвердевшие растворы называют криогидратами. Наблюдения (Менделеев, 1868) над растворами поваренной соли показали, что раствор застывает, когда достигает состава, близкого к Na l ЮН О (на 58,5 ч. соли 180 ч. воды) и это происходит около —23°. Застывший раствор плавится при той же температуре и расплавляющаяся часть, равно как и остаток, сохраняют вышеуказанный состав. Гутри (1874 — 1876) получил криогидраты многих солей и показал, что некоторые образуются подобно вышеуказанному при сравнительно низких температурах, а другие (напр., для сулемы, квасцов, бертолетовой соли, для разных коллоидов) при небольшом охлаждении, до —2° или даже ранее [77]. Для поваренной соли криогидрат с 10 воды и для азотнонатровой соли с 7 воды (т.-е. на 85 ч. соли 126 воды) следует признать веществами, способными переменять твердое состояние на жидкое и обратно, а потому можно думать, что в криогидратах имеются растворы, не только не разлагаемые охлаждением, но и определенного состава, что представило бы новый случай определенного равновесия между растворителем и растворенным веществом. [c.77]

Молекулы нормальных жидкостей сравнительно легко переме-щанлся, но в твердых системах эта возможность отсутствует. Переход нз жидкого состояния в твердое можно осуществить различными способами и в первую очередь понижением температуры. При этом различают два случая. В первом образуется твердая жидкость, т. е. аморфное вещество с фиксированием неупорядоченного случайного расположения молекул. Во втором, чаще встречающемся случае образуется ориентированная система молекул (кристалл) как результат того, что каждая молекула перед фиксированием окончательного положения благодаря наличию сильного силового поля заняла определенное место относительно соседних молекул. Твердое тело может образоваться также и в результате прекращения возможности свободного взаимного перемещения молекул вследствие возникновения новых химических связей, т. е. вследствие полимеризации или конденсации. Это обычно происходит при образовании молекулярно-коллоидных систем, причем макромолекулы более или менее сильно переплетаются и ориентация молекулярно-коллоидных частиц затруднена. В результате образуется неупорядоченная, т. е. твердая аморфная система. [c.81]

Образование фазы ультрадисперсных частиц достигается в ходе процесса конденсации путем объединения молекул в зародыши — минимальное количество новой фазы, находящееся в равновесии с окружающей средой. При охлаждении газов происходит физическая конденсация с образованием дыма. Таким способом получают УДЧ многих оксидов. Химическая конденсация протекает при образовании новой фазы из газового или жидкого состояния — получение 5102 гидролизом 5 Си, выделение осадка Ва504 из раствора и т. д. Ультрадисперсные частицы при обменной реакции между ионами образуются при вливании концентрированного раствора одного компонента в разбавленный раствор другого вещества при интенсивном перемешивании. При этом скорость образования зародышей намного превышает скорость роста кристаллов. Дисперсная фаза может образоваться и при смене природы растворителя — например вливании раствора вещества в этаноле в избыток воды [31]. [c.16]