液晶的结构与性质课件.ppt

关于液晶的结构与性质
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一、液晶的特征
液晶态是一种介于液体与晶体之间的中间态，它既有液体的流动性，又有类似晶体结构的有序性。这类物质在力学性质上象是液体，在光学性质上又象是晶体，故称为液态晶体，简称液晶。
从微观来看，液晶态是各种特定分子在溶剂中有序排列而形成的聚集态。
具有液晶性质的物质，在芳香族、脂肪族、多环族和胆讲醇衍生出来的有机化合物中都可以找到。
并非所有物质都能形成液晶态。
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判断某种物质是否具有液晶性质的三个条件
只有符合以下几个基本条件的物质，才有可能形成液晶态：
1．分子链必须具有刚性或比较刚性的物质，在 溶液中，分子链呈棒状或近乎棒状的构象；此外，有些平板状分子也可形成液晶态。
2．这种物质的分子链上，必须具有苯环和氢键等极性基团。
3．对于形成胆甾型液晶的分子，除了具备上述两个条件外，还必须具有光学活性因素，如含有不对称碳原子等，因而分子本身就具有较大的各向异性。
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液晶物质的宏观表征和微观表征
液晶物质的宏观表征，既有类似液体的流动性和连续性；又有类似晶体的有序性。它们在光学、力学和电学性质上，具有明显的各向异性，能显现浑浊、双折射、彩虹、旋光等一系列奇特的现象。
从分子水平上来看，液晶物质内部分子的排列是有序的，但又是可以流动的。
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二、液晶的形成
根据形成方式，液晶物质可分为两类：
1．热致性液晶
2. 溶致性液晶
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1．热致性液晶
热致性液晶是加热液晶物质时，形成的各向异性熔体
如前所述，莱尼茨尔首次发现的液晶物质胆甾醇苯甲酸酯，就是一种热致性液晶。这种液晶通常有两个熔点。
固体
液晶
液体
加热
加热
冷却
冷却
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热致性液晶的定义和特征
把某种能形成液晶的固体加热到第一熔点，这种物质就转变成为既有双折射性,又有流动性的液晶态。肉眼看到的，是一种粘稠而浑浊的液体，其稠度随不同的化合物而有所不同，从糊状到自由流动的液体都有。
从分子水平来看，温度超过第一熔点时，物质内部的分子排列还是有序的，仍然具有晶体结构的特征。但是，这时的分子又是能够流动的，产生了和液体一样的性质。所以说，该种物质此时处于液晶态。由于这种液晶态是靠加热形成的，因而称之为热致性液晶。
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从液晶态到液态的相变
温度继续升高，加热到第二熔点时，液晶态又转变成各向同性的液体。所谓各向同性，就是说，不管从哪个方向测量这种液体，它的光学性质（如折射率）都是相同的。
从分子水平来看，温度超过第二熔点时，物质分子的取向是随机的、乱七八糟的。此时，这种物质仅有和液体一样的流动性，而无任何有序性。所以说，这种物质在加热到第二熔点的温度之后，就完成了从液晶态到液态的相变。
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热致性液晶的性质
如果冷却这种液体，逆过程又可以倒转回来。但是，有些液晶物质在冷却时会出现“过度冷却”现象，从而形成一种不稳定相。
具有热致性液晶行为的物质，当温度低于第一熔点时，是固态；温度在第一熔点和第二熔点之间，是液晶态，温度高于第二熔点时，就会从液晶态转变成液态。
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2．溶致性液晶
溶致性液晶是物质溶解于某种溶剂中而形成的各向异性溶液。在生物体内的液晶多属此类。
固体
加水
去水
液晶
加水
去水
液体
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