|
Введение
Существование мезофаз в низкомолекулярных системах известно еще с конца XIX века. Были открыты вещества, свойства внутренней структуры которых в жидком состоянии имели черты, характерные как для жидкости, так и для твердого тела. Леман назвал такое состояние вещества мезофаза, что означает “промежуточная фаза” (µ??о промежуточный, греческий). Вещество в жидком состояние обладает текучестью и принимает форму сосуда, в котором находится. Ориентация молекул в жидкости, даже если она имеет место, имеет ближний порядок в диапазоне нескольких молекулярных слоев. В твердотельном кристалле, наоборот, молекулы строго ориентированы во всем объеме и имеют дальний порядок. Однако мезофаза это вещества, имеющие при данных температурных условиях характер жидкости и твердого тела.
Вскоре было обнаружено, что мезофазы могут возникать в результате изменения температуры, после чего был введен термин ”термотропные мезофазы”. Однако мезофазы образуются также при изменении концентрации растворов. С повышением концентрации может происходить переход от неупорядоченного изотропного к упорядоченному анизотропному раствору. Для таких систем употребляется термин ”лиотропные мезофазы”. Лиотропные системы также обнаруживают термотропное поведение, становясь при нагревании изотропными. Мезоморфная фаза, характеризующаяся обратимым фазовым переходом, называется “энантиотропной”. “Монотропные” мезофазы стабильны только в переохлажденном состоянии, поэтому они характеризуются более низкой температурой перехода, чем соседняя фаза.
Важное значение для определения структуры и свойств мезофаз имеют оптические исследования тонких слоев этих веществ под микроскопом либо с помощью поляризационного проектора. Такие оптические исследования различного вида мезофаз проводил Фридель, и результаты его работ до настоящего времени составляют основу наших знаний о веществе, находящемся в мезоморфном состоянии. Фридель исследовал текстуру изучаемых образцов, наблюдающуюся в микроскопе.
Текстура зависит от условий, в которых находится образец, в том числе от толщины слоя, скорости изменения температуры, влияния поверхности стеклянных пластин, между которыми помещается вещество. Текстуры смектических, нематическихи и холестерических мезофаз отличаются друг от друга. Представителями каждого из этих видов веществ, образующих мезофазы, являются:
Этиловый эфир п-азоксибензойной кислоты (смектик)
N=N
Область существования мезофазы в температурном диапазоне 114-120?C;
П-азоксианизол (нематик)
N=N
Область существования мезофазы при температурах116–136?C;
Производные холестерина, например холестерилцианнамат
= - -
с интервалом мезофазы 156–197?С. Имеется ряд веществ холестерического типа, которые не являются производными холестерина, например 4-цианбензилиденамино- -амилциннамат.
CH=N = -
Область существования мезофазы при температурах 95-105?C.
Глава 1. Определение мезофазы
К настоящему времени установлено, что мезоморфным состоянием обладают несколько тысяч веществ. Это состояние вещества является термодинамически устойчивым и имеет четко выраженный температурный интервал, существования мезофаз ограничено фазовым переходом первого рода кристалл жидкий кристалл и жидкий кристалл изотропная жидкость соответственно.
Мезофазы обладают многими свойствами, характерными как для жидкости, так и для твердого вещества. Они способны сохранять форму, обладают текучестью, могут образовывать каплю, характеризуются определенной величиной поверхностного натяжения. В мезофазах, как и в жидкостях, молекулы или их агрегаты могут перемещаться и менять своих соседей. Поэтому изотропные жидкости и мезофазы обладают только ближним координационным порядком.
Для образования мезофазы наличие только анизотропии формы молекул не всегда достаточно: анизотропные микрочастицы должны содержать центры, обеспечивающие оптимальное межмолекулярное взаимодействие. Такими центрами могут быть бензольные ядра, двойные или тройные связи, полярные группы.
Молекулы должны
|
На уровень вверх
Купить