Cristais Líquidos

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Cristais Líquidos
Introdução
 Os cristais líquidos são uma classe da matéria podem se apresentar, intermediário entre o estado sólido cristalino e o estado líquido isotrópico. Um dos conceitos fundamentais presentes nessa discussão é o de ordenamento. Em um sólido cristalino, seus constituintes básicos (átomos ou moléculas, por exemplo) estão organizados espacialmente em posições bem definidas. Dizemos que esses constituintes apresentam ordem posicional de longo alcance. Por outro lado, em um líquido isotrópico (como a água nas CNTP), seus constituintes básicos não possuem ordem posicional de longo alcance. São ditos isotrópicos, pois não há nenhuma direção privilegiada no espaço que contém o líquido, e suas propriedades são as mesmas em qualquer direção investigada. Por isso os líquidos fluem. Entretanto, a ordem posicional não é a única existente na natureza que pode se manifestar na estrutura da matéria. A ordem orientacional dos constituintes da matéria traz consigo novas e extraordinárias possibilidades de organização molecular em diferentes escalas de comprimento. É a exploração desse conceito que vai permitir entender os diferentes estados em que a matéria pode se apresentar na natureza além do sólido cristalino e do líquido isotrópico. Em muitos cristais líquidos as moléculas possuem dipolos elétricos momento dipolar e podem ser alinhadas através de um campo elétrico.
Alguns tipos de cristais líquidos apresentam cores fortes que se alteram sob a ação de temperatura, pressão, campo elétrico e magnético, outros tem rápida resposta eletroóptica na presença de campo elétrico, por esses motivos o cristal líquido foi adotado em larga escala pela indústria eletrônica e é usado principalmente na fabricação de telas para televisões e monitores, além disso, o cristal líquido tornou-se o material padrão para a fabricação de displays para equipamentos eletrônicos.
Tipos de cristais líquidos 
Há duas grandes famílias de cristais líquidos, a dos termotrópicos e a dos liotrópicos. 
Os termotrópicos são formados por moléculas, ou mistura de moléculas, que apresentam anisotropia de forma (também conhecida por anisometria). Não há a formação de agregados moleculares. Essas moléculas podem ter forma de bastão (as mais comuns), discos e arcos, entre outras. Os químicos atualmente podem sintetizar moléculas com variadas simetrias, que podem originar estados líquido cristalinos. As diferentes estruturas e ordenamento local dessas moléculas individuais ocorrem em função da temperatura (e 4 pressão) do material. Variações da temperatura (num experimento isobárico) podem acarretar em transições – ou transformações – de fase no material. Por essa razão essa família é denominada de termotrópica.
Os liotrópicos, por outro lado, são misturas de moléculas anfifílicas e solventes que, em determinadas condições de temperatura, pressão e concentrações relativas dos diferentes componentes, apresentam a formação de superestruturas – agregados moleculares – que se organizam no espaço, exibindo algum grau de ordem. As moléculas anfifílicas são aquelas que, numa mesma estrutura, apresentam regiões que se comportam de forma muito diferente na presença de outras moléculas que possuam momento de dipolo elétrico ou não. Usualmente, um desses solventes é a água. Aqui há um fenômeno de auto agregação na qual interações do tipo hidrofóbica (“aversão à água”) e hidrofílica (“atração pela água”) estão presentes. Numa molécula anfifílica coexistem uma região altamente polar do ponto de vista elétrico, e outra apolar. Nas condições de formação do cristal líquido liotrópico as moléculas anfifílicas se auto organizam formando superestruturas para minimizar o contato entre a região apolar da molécula e o solvente polar (no caso a água). A parte polar da molécula anfifílica fica em contato com a água e a região apolar da molécula fica protegida do contato com a água. Quando esses agregados moleculares são de pequena anisotropia de forma e dimensões da ordem da dezena de nanômetros (1 nm = 10-9 m), são denominadas micelas. As transições entre as diferentes fases líquido cristalinas se dão por variações na temperatura e/ou concentrações relativas dos componentes da mistura (num experimento isobárico).
Estrutura e ordem local
	Esmético
	é o cristal líquido que apresenta moléculas em forma de bastão que se encontram compactadas em camadas empilhadas umas sobre as outras. Neste caso, o cristal líquido parece mais com o sólido, é turvo e viscoso.
	
 (b)
	
	
	Fases esméticas com constituintes básicos elipsoidais prolatos. a) esmética A; b) esmética C
	
	
	
	
	
	
	Nemático
	é o cristal líquido que apresenta moléculas em uma disposição unidimensional, sem camadas. Normalmente mais viscoso que o emético, esse tipo de cristal líquido ainda apresenta uma aparência turva.
	 
Fase nemáticas biaxial com constituintes básicos ortorrômbicos.
	
	
	
	Colestérico
	 Com moléculas dispostas em camadas, mas ordenadas em direções diferentes, esse tipo de cristal apresenta coloração forte que se altera de acordo com a ação da temperatura, pressão, campo elétrico e magnético.
	
	
	
	
	
	
	Estrutura da fase colestérica com constituintes básicos elipsoidais prolatos.
Como podemos ver figura a seguir ilustra a perda gradual de ordem orientacional ao aumentar-se a temperatura (termotrópicos) ou diminuir-se a concentração (liotrópicos). Um dado material mesomórfico pode, inclusivamente, passar por várias faseslíquido-cristalinas: Por exemplo, a substância da figura abaixo passa da fase sólida cristalina para a esmética C, dela para a nemática e daí para a fase líquida isotrópica.
Mesofases de Cristais Líquidos Liotrópicos
 Os cristais líquidos liotrópicos são sintetizados com dois ou mais componentes. Geralmente um dos dois componentes é um anfifílico (este contém uma cabeça polar hidrofílica que pode ser aniônica (SDS), catiônica (CTAB) ou HPS ligada a uma ou duas cadeia de hidrocarboneto hidrofóbico a figura abaixo mostra uma molécula anfifílica simples) e o outro é a água ou um outro solvente. Dependendo do tipo de surfactante e de solvente que se usa ou até mesmo na adição de um álcool ou um sal se obtém diferentes formas de agregados de surfactante conhecidos como micelas. Algumas das formas mais conhecidas estão representadas na figura abaixo.
Anfifílico
 Micela esférica
 
Micela reversa
Micela em disco
Micela cilíndrica
Referências
http://portal.if.usp.br/gfcx/sites/portal.if.usp.br.ifusp/files/os_cristais_liquidos.pdf
https://www.estudopratico.com.br/cristais-liquidos-classes-caracteristicas-e-aplicacoes/
https://www.ebah.com.br/content/ABAAABRMUAB/cristais-liquidos