Liquidos Isotrópicos

Capítulo 6: Cristales líquidos

Capítulo 6: Cristales líquidos

6-1- INTRODUCCIÓN
La mayoría de los materiales sólidos dan lugar a líquidos isótropos directamente
al fundirse. Sin embargo, en algunos casos, se forman una o más fases intermedias,
denominadas mesofases, donde el material tiene una estructura ordenada y al mismo
tiempo la movilidad propia de un líquido. Los compuestos quetienen esta característica
se denominan cristales líquidos (o mesógenos).
El comportamiento de un compuesto como cristal líquido fue descrito por
primera vez por Reinitzer a finales del siglo XIX. Se puede decir que se trata de un
fenómeno supramolecular que se basa en la existencia de interacciones débiles entre las
moléculas del tipo dipolo-dipolo o fuerzas de dispersión. Para que estasinteracciones
sean suficientemente importantes, generalmente es necesario que las moléculas tengan
formas anisótropas, lo que da lugar a un empaquetamiento eficaz. De este modo, estas
interacciones son suficientemente fuertes para mantener las asociaciones entre
moléculas en una orientación preferente, sin pérdida de libertad para moverse, teniendo
en cuenta que no se encuentran unidas porenlaces covalentes. Los complejos con
comportamiento de cristal líquido suelen ser típicamente moléculas grandes y alargadas.
Esta forma alargada hace que las moléculas se coloquen paralelamente, pero al mismo
tiempo, con la libertad de poder desplazarse las unas respecto a las otras a lo largo de
sus ejes.
Los cristales líquidos son anisótropos dada su ordenación. Los materiales
anisótropostienen 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 quese miden. Por ejemplo, los líquidos normales son isótropos: sus
viscosidades son las mismas en cualquier dirección. Los cristales líquidos se convierten
en líquidos isótropos cuando se calientan por encima de una temperatura característica,
ya que entonces las moléculas tienen la suficiente energía para superar las atracciones
que restringen su movimiento.

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Capítulo 6: Cristaleslíquidos

Los cristales líquidos se pueden dividir en tres clases, según la disposición de
sus moléculas: los que dan lugar a una fase nemática, a una fase esméctica o a una fase
colestérica.
En la fase nemática (N) las moléculas están situadas en la misma dirección, pero
algunas de ellas de forma no totalmente paralela, sino con una cierta desviación (figura
6-1 (A)).
En la fase esméctica (S)las moléculas se encuentran alineadas y formando capas
(figura 6-1 (B)).
En la fase colestérica (C) las moléculas forman capas parecidas a las de la fase
esméctica, pero con la diferencia que las moléculas de las capas vecinas se disponen con
ángulos diferentes, dando al cristal líquido una disposición helicoidal (figura 6-1 (C)).

A

B

C

Figura 6-1: Representación esquemática de ladistribución molecular en las mesofases
del tipo Nemática (A), Esméctica (B) y Colestérica (C).
Los cristales líquidos se pueden clasificar también según su modo de
preparación. Así, aquellos que se forman por fusión de la fase sólida, se denominan
cristales líquidos termotrópicos y pueden mostrar diferentes temperaturas de transición
entre fases: transiciones cristal-cristal, punto de fusión(desde el sólido a la primera
mesofase), mesofase-mesofase (cuando existen diferentes mesofases) y punto de
aclaramiento (de la ultima mesofase al líquido isótropo)1. En general, estas transiciones
se observan tanto al calentar la muestra como al enfriarla (transiciones enantiotrópicas),
pero en algunos casos sólo se observan al enfriar (transiciones monotrópicas).

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