Ensayo Cristales Liquidos

 

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA FISICOQUIMICA TEMA: CRISTALES LIQUIDOS ING. SERGIO MEDINA

NOMBRE: JORGE ALVAREZ

FECHA DE ENTRGA: 02/07/2018

 

Los cristales líquidos son sustancias cuyas propiedades se encuentran entre la de los sólidos y las de los líquidos. En el estado cristalino las moléculas que constituyen el material están altamente ordenadas y las propiedades físicas son anisótropas, es decir, diferentes en las tres dimensiones del espacio. La importancia así como su aplicabilidad práctica radica en sus singulares singul ares propiedades ópticas. Al estar estas moléculas ordenadas, pueden difractar la luz del mismo modo en que los planos de átomos de un cristal difractan los rayos X, por tanto, los cristales líquidos se pueden utilizar como dispositivos sensibles a la temperatura. Una película de cristal líquido obtener un mapadedelocalizar la temperatura superficial detemperatura un objeto. de Una aplicación médica permite consiste en consiste la posibilidad venas gracias a que la la  piel es ligeramente ligeramente más alta alta justo encima encima de la vena. vena. Los cristales líquidos tienen el grado de orden característico de los cristales sólidos, pero pueden fluir como líquidos. Son mesofases, intermedios entre sólidos y líquidos; sus propiedades  pueden modificarse modificarse por acción acción de campos campos eléctricos y cambios en la temperatura. temperatura. Atkins (2008) (2008) afirma que: “Los cristales líquidos Cambian en función de la dirección que se considere, a lo que denominamos denominamos anisotropía (griego: tropos= dirección, aniso= desigual).Por desigual).Por el contrario, en un líquido, las moléculas están completamente desordenada desordenadass lo que le da su fluidez característica y sus propiedades son isótropas (no dependen de la dirección considerada). Los cristales líquidos conjugan la facilidad de movimiento de los líquidos con la anisotropía de los sólidos. Todo ello los hace únicos para determinados determinados fines. Esta anisotropía es la responsable de las texturas características características que se observan en capas delgadas de un cristal líquido a través de un microscopio óptico entre polarizadores cruzados y que dependen de la forma en que sus moléculas estén ordenadas y orientadas” (p.188).  (p.188).   Garritz (1994) (1994) afirma que: “El efecto de la temperatura sobre un cristal líquido es el de desorientar sus moléculas, para terminar por transformarlo en un líquido común. No obstante, antes de ello pueden sufrir transformaciones de orden, que vienen acompañadas de cambios de color y otras propiedades ópticas. Este hecho se ha utilizado para la fabricación de termómetros caseros para tomar la temperatura de los bebes (cinta que se coloca en la frente y en la que aparecen números que indican la temperatura del enfermo).Un campo eléctrico o magnético afecta la estructura y el color del cristal líquido. Esta propiedad se ha aprovechado para fabricar con el caratulas de relojes, calculadoras y pantallas de televisión” (p.226) (p.226)..

Figura 1. (a)  Las moléculas de los l os cristales líquidos, aparentem aparentemente ente desordenadas en ausencia de un campo eléctrico

 

(b)  Adquieren una orientación común al aplicarse el campo, con lo que cambian de color o apariencia. Con este principio trabajan las caratulas de los rejoles modernos.

Fuente: Garritz (1994).”Química”. (1994).”Química”. Recuperado de:  de: https://books.google.com.ec Engel (2001) afirma que: “Los materiales anisótropos como los cristales líquidos tienen  propiedades que dependen de la dirección en que se miden. La viscosidad de estos compuestos es menor en la dirección paralela a las moléculas. Estas moléculas grandes y alargadas necesitan menos energía para deslizarse unas respecto a las otras a lo largo de sus ejes que para moverse lateralmente. Los materiales isótropos son materiales cuyas propiedades no dependen de la dirección en que se miden. Por ejemplo, los líquidos normales son isótropos: sus viscosidades son las mismas en cualquier dirección” (p.186).  (p.186).  Engel (2001) afirma que: “Un cristal líquido fluye, se escurre y toma la forma del recipiente recipiente que lo contiene, de la misma manera que lo hace un líquido ordinario como, por ejemplo, el agua. Pero a diferencia de ésta, cuyas moléculas son relativamente simples y prácticamente esféricas, las moléculas de un cristal líquido son, por lo general, o muy alargadas en forma de barra o aplanadas en forma de disco” (p.187). ( p.187).  

Figura 2 Las moléculas de cristal líquido tienen forma de barras o discos

Fuente: Engel (2001). “Introducción a la fisicoquímica”. fisicoquímica”. Extraído de: https://books.google.com.ec “Esta asimetría molecular tiene una consecuencia muy importante, los átomos dentro de la molécula se sitúan preferentemente a lo largo del eje de la molécula o bien en el plano definido  por la molécula molécula misma, dando dando lugar a una estructura molecular molecular complicada complicada”” (Engel, (Engel, 2001).

Figura 3  Nubes electrónicas: electrónicas: los enlaces enlaces entre los átomos producen producen una distribución distribución de carga carga complicada complicada en las moléculas.

 

Fuente: Engel (2001). “Introducción a la fisicoquímica”. Extraído de: https://books.google.com.ec

Las tres clases de cristales líquidos se diferencian en el arreglo de sus moléculas teniendo la siguiente clasificación: clasificación: en esta fase las moléculas se acomodan juntas, todas en la misma dirección Fase de neumática:  pero manera alterada, manera alterada, como vehículos vehículos en una autopista autopista con muchos muchos carriles. 

Fase esméctica: las moléculas se alinean como soldados en un desfile y forman capas. Las membranass celulares están formadas membrana f ormadas principalmente principalmente por cristales líquidos esmécticos.

Fase colestérica: las moléculas forman  capas ordenadas, pero las capas adyacentes tienen moléculas en ángulos diferentes y por lo tanto el cristal tiene un arreglo de moléculas helicoida helicoidal. l. 

Figura 4 Clasificación de los cristales líquidos por el arreglo de sus moléculas

Fuente: Atkins, (2008).”Principios (2008).”Principios de química”. Extraído Extraído de: https://books.google.com.ec Los cristales líquidos también se clasifican por su forma de preparación: preparación:

Cristales líquidos termótropos: Atkins (2008) afirma que: “se hacen fundiendo la fase sólida. La fase de cristal líquido, altamente viscosa, existe en un rango acotado de temperatura entre los estados sólido y líquido. Los cristales líquidos termótropos se convierten en líquido isótropos cuando se calientan por encima de la temperatura característica ya que las moléculas poseen energía suficiente para superar las atracciones que le restringen su movimiento. Los cristales líquidos termótropos se utilizan en aplicaciones tales como relojes, pantallas de ordenadores y termómetros”” (p.188). termómetros (p.188). 

Cristales líquidos liótropas: son estructuras en capas resultantes de la acción de un solvente sobre un sólido o un líquido. Los ejemplos de ello son las membranas celulares y las soluciones acuosas de detergentes y lípidos (grasas).  Atkins (2008) afirma que: “Las pantallas electrónicas hacen uso de los cambios de orientación de las moléculas de cristal líquido causadas por un campo eléctrico. En una pantalla de cristal líquido, las capas de este, en fase neumática, se acomodan entre las superficies de dos planchas de vidrio o plástico. El eje mayor de las moléculas de cada capa es paralelo a las planchas, pero se orienta de tal manera que se transmite la luz polarizada. Sin embargo, cuando se aplica una

 

diferencia de potencial, las moléculas se orientan con el campo eléctrico y se hacen opacas a la luz polarizada, formándose una mancha oscura sobre la pantalla” pantalla” (p.188).  (p.188). 

Figura 5 Cristales líquidos en pantallas electrónicas https://books.google.com.ec   Fuente: Atkins, (2008).”Principios de química”. Extraído de: https://books.google.com.ec Atkins (2008) afirma que:” Los cristales líquidos colestéricos son de gran interés por que la estructura estructu ra helicoidal se desenrosca levemente cuando cambia la temperatura. Dado que la rotación de la estructura helicoidal afecta las propiedades ópticas del cristal líquido como su color, estas propiedades cambian con la temperatura. El efecto se utiliza en los termómetros de cristal líquido” ( p.189).  p.189).

Figura 2.5.2-1 Termómetro Termóm etro de cristal liquido Fuente: Atkins, (2008).”Principios de química”. Extraído de: https://books.google.com.ec  https://books.google.com.ec  Gerber (1993) afirma que: “Las  “Las   aplicaciones médicas de los cristales líquidos colestériconemáticos incluyen termometría oral, termografía cutánea, ginecología, neurología, oncología,  pediatría, cirugía, podología podología y odontología. Para ser más específicos, específicos, estas estas aplicaciones médicas médicas incluyen la detección del cáncer de mama, localización de la placenta, dibujo del flujo

 

sanguíneo en las extremidades de la anatomía humana y la observación de las variaciones de temperatura en la piel que siguen a un bloqueo del sistema nervioso simpático simpático”” (p.62). (p.62).

Figura 2.5.3-1 Cristales líquidos: aplicacion aplicaciones es médicas Fuente: Gerber (1993).”Histología humana práctica”. Extraído práctica”. Extraído de: https://books.google.com.ec Los cristales solidos son son sustancias cuyos átomos o moléculas se encuentran estrechamente empacados y poseen un grado de orden característico de los cristales sólidos, pero a su vez  pueden fluir como líquidos ,el efecto de la temperatura como el de la aplicación de campos eléctricos o magnéticos afectan las propiedades de este tipo de cristales que se ven reflejadas en transformaciones de orden, que vienen acompañadas de cambios de color y otras propiedades ópticas, las cuales son tomadas como un beneficio en la fabricación de termómetros caseros  para tomar la temperatura corporal entre varias aplicaciones aplicaciones medicas medicas Dentro del cambio en las propiedades propiedades de los cristales líquidos su principa principall aplicabilidad es en la estructura de las pantallas electrónicas en las que se hace uso de los cambios de orientación de las moléculas de cristal líquido causadas por un campo eléctrico. Con lo cual podemos concluir que las aplicaciones prácticas de los cristales líquidos se deben a sus singulares propiedades ópticas.

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Andoni Garritz(1994). Garritz(1994). “Quimica”. Mexico D.F., Pearson Education Félix, E (2009). Procesos en termodinámica. México D.F., México P.W. Atkins, J. De Paula(2008),QUIMICA Paula(2008),QUIMICA FISICA, 8ª Ed., Editorial Panamericana. Sienko, M; Plane, R. (1979). Química Fisica. Octava edición. Aguila S.A. de ediciones. Madrid, España España.. T. Engel, P. Reid(2006), QUIMICA FISICA, FISICA, Pearson.