Cristais-Líquidos

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Cristais-Líquidos
 OS FORA DA LEI
Cristais-Líquidos
O que são?
Cristal-líquido é um material cuja estrutura apresenta ordenação intermediária entre o sólido e o líquido e assim também se comportam as forças intermoleculares.
 Foram descobertos por um botânico austríaco (Friedrich Rheinitzer) em 1888.
Reinitzer pediu ao químico alemão Otto Lehmann que o submetesse a análise química, para descobrir possíveis contaminantes. Depois de um estudo criterioso, Lehmann concluiu que não havia contaminante algum, eram substâncias puras.
Cristais-Líquidos
Características: 
O cristal-líquido apresenta propriedades tanto de sólido (moléculas ordenadas) quanto de líquido (fluidez ). Os cristais líquidos são exemplos de uma mesofase , ou seja, um estado intermediário da matéria com a fluidez de um liquido e um pouco de ordem molecular de um sólido.
Cristais-Líquidos
Tipos de cristais líquidos
Os materiais que apresentam mesofases líquido-cristalinas se dividem em duas grandes categorias, de acordo com os parâmetros mais relevantes nas transições de fase; os termotrópicos e os liotrópicos.
Os termotrópicos são constituídos por substâncias orgânicas, compostas por moléculas anisométricas, ou seja, uma molécula alongada típica e uma molécula achatada. 
Molécula Alongada
Solido cristal liquido liquido isotrópico
Cristais-Líquidos
Os parâmetros relevantes nas transições de fase são basicamente a temperatura e a pressão, daí vem o nome termotrópicos. 
Aplicados na área  tecnológicas, como na fabricação de dispositivos eletro-ópticos e sensores de temperatura e pressão.
Moleculas Discoticas ou achatada
Solido 3 cristal liquido liquido isotrópico
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Molecula Banana
Vantagem – maior indice de refração da luz e facilidade na sintetização
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Os liotropicos são sistemas químicos compostos por dois ou mais constituintes. São misturas de compostos anfifílicos em um solvente, em geral a àgua. Compostos anfifílicos são caracterizados por possuírem na mesma molécula dois grupos que diferem grandemente em suas propriedades de solubilidade.
A importância destes Cristais liquidos deve-se basicamente a pesquisas do comportamento dos cristais tratamentos medicos.
Os cristais líquidos podem mudar significativamente a velocidade de liberação dos fármacos, aumentando solubilidade, absorção e controle da biodisponibilidade. Podem ainda alterar a farmacocinética, diminuindo a toxicidade e aumentando a eficácia clínica. 
Tipos de cristais líquidos
liotropicos
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Mistura de moleculas anfifilicas
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Tipos de fases líquidas-cristalinas
Cristais-Líquidos
 Tipos de fases líquidas-cristalinas 
Há três tipos de fase cristalina líquida dependendo da ordenação:
Líquido Normal: Apresenta suas moléculas orientadas aleatoriamente. 
As moléculas de cristal-líquido normalmente são longas na forma de tubos.
Benzoato de colesterila acima de 179°C 
(fase líquida )
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Cristais-líquidos Nemáticos (os menos ordenados): ordenados apenas na direção do eixo longo da molécula; Os cristais líquidos nemáticos são anisotrópicos com respeito as propriedades
ópticas (diferentes índices de refração na direção paralela e perpendicular), viscosidade, susceptibilidade elétrica e magnética, condutividade elétrica e térmica.
Benzoato de colesterila entre 145°C e 179°C (aspecto leitoso, fase líquida-cristalina )
Cristais-Líquidos
Cristais-líquidos Esméticos: ordenados na direção do eixo longo da molécula e em uma outra dimensão; normalmente contêm ligações de C=N ou N=N e anéis de benzeno.
Há outras estruturas mais complexas que representam outras fases esméticas. Em geral, transições entre essas fases ocorrem por variações na temperatura da amostra.
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Cristais-líquidos Colestéricos: baseados na estrutura do colesterol:As moléculas em camadas são orientadas em ângulo característico em relação ao das camadas adjacentes para evitar interações repulsivas.
Foi esta fase que Rheinitzer observou por em 1888 em seu microscópio óptico no benzoato de colesterila. Uma das propriedades ópticas desses materiais é a reflexão seletiva da luz. Mudam de cor com a variação de temperatura
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fases liotrópicas 
Das fases descritas anteriormente, as nemáticas e as colestéricas são encontradas nos liotrópicos. 
fase lamelar 
as moléculas na presença de solventes, se auto-organizam em superestruturas primárias. Essas superestruturas podem, por sua vez, se organizarem em outras estruturas secundárias. 
 As moléculas anfifílicas se organizam em camadas a estrutura de um cristal líquido liotrópico na fase lamelar de modo a dificultar o contato da água que se localiza entre as lamelas. 
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Variações na temperatura e/ou concentrações relativas dos componentes da mistura liotrópica, podem levar a transições de fase. A fase denominada ripple é equivalente à lamelar, entretanto, apresenta uma ondulação da lamela 
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Benzoato de colesterila acima de 179°C (fase líquida )
Benzoato de colesterila entre 145°C e 179°C (aspecto leitoso, fase líquida-cristalina )
Exemplo: o benzoato de colesterila acima de 179C é transparente. Entre 145C e 179C é leitoso e possui comportamento líquido- cristalino.
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Utilidade :
Os cristais-líquidos são utilizados como sensores de pressão e temperatura, e como visores de televisão, notebooks, palm tops, celulares, calculadoras etc...
São utilizados em tais dispositivos pois as fracas interações intermoleculares características dos cristais-líquidos os tornam sensíveis a variações de temperatura, pressão e campos magnéticos.
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Diferentes partes da tela recebem tensões elétricas diferentes para controlar a imagem apresentada. 
Existem polaróides colados às partes frontal e traseira da tela pois a tecnologia exige luz polarizada.
Os eletrodos transparentes ligados a cada placa são usados para criar campos elétricos no cristal líquido.
Uma luz atrás da placa traseira, natural ou artificial, ilumina a tela por trás.
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Diferentes partes da tela recebem tensões elétricas diferentes para controlar a imagem apresentada. 
Existem polaróides colados às partes frontal e traseira da tela pois a tecnologia exige luz polarizada.
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Considerações finais 
Além dessas estruturas descritas, há outras ainda mais complexas existentes nos cristais líquidos, em particular nos liotrópicos. 
Do ponto de vista das aplicações, os mostradores baseados nas propriedades eletro-ópticas dos cristais líquidos ainda não encontraram um limite claramente definido. 
Do ponto de vista da ciência básica esses materiais colocam questões fundamentais que nos auxiliam a compreender em mais detalhes a estrutura da matéria. Trata-se de uma área de pesquisa extremamente motivadora .