Tema 6 Ejercicios suplementarios PDF

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Química Física IV - Materia Condensada...

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Tema 6. Ejercicios suplementarios

6.1

Razonar si un grupo mesógeno que pertenece a un cristal termotrópico podría también encontrarse en un cristal líquido liotrópico.

6.2

Determinar el valor del parámetro de orden del esquema de la fase nemática representado en la figura 6.3 del texto teniendo en cuenta que el eje de simetría molecular coincide con el eje mayor de las moléculas representadas.

6.3

Dada la siguiente familia de compuestos con capacidad de formar mesofases

Al cambiar el número m se ha encontrado que varía el tipo de cristal líquido formado dándose los siguientes tipos de mesofases: esméctica, cúbica y columnar. Si los valores de m estudiados han sido 2, 4 y 6. Relacione de forma razonada el tamaño de la cadena hidrocarbonada con la mesofase que se forma. 6.4

Diferenciar las mesofases normales de las mesofases inversas. Hacer una representación de una mesofase liotrópica con una estructura cúbica centrada en el cuerpo normal y otra inversa. Sugerencia: representar las moléculas de anfifílico de forma similar a como se ven en la figura 6.10 del texto.

Respuestas 6.1. Un grupo mesógeno es una parte de una molécula o macromolécula caracterizada por tener rigidez y anisotropía en sus propiedades capaz de contribuir a formar algún tipo de mesofase. Los cristales líquidos liotrópicos son sistemas con al menos dos componentes uno de los cuales suele ser el agua mientras que el otro son moléculas orgánicas anfifilicas con una región hidrofílica y otra hidrofóbica. Un grupo mesógeno puede formar parte de la región hidrofóbica de las moléculas anfifílicas que junto con el agua pueden formar cristales líquidos liotrópicos. 6.2. Con ayuda de una regla y un transportador de ángulos se puede obtener el valor de  para las moléculas representadas a partir de los cuales se puede calcular el valor de y el valor pedido se determina empleando la expresión = (3  1)/2 que en este caso es 0,96 lo que indica que la fase presentada en el esquema tiene un grado de orden muy alto cercano a 1 ya que suele tomar valores entre 0,3 y 0,9. 6.3. Las estructuras esmécticas son similares a las estructuras laminares de los cristales líquidos liotrópicos y requieren moléculas que tengan un parámetro de empaquetamiento cercano a 1 dada la estructura de las moléculas mostrada esta condición se puede aproximar cuanto mayor sea el valor de m. Las estructuras cúbicas de los cristales líquidos liotrópicos requieren los valores de parámetros de empaquetamiento lo más pequeños posibles por analogía en este caso será conveniente que para formar fases cúbicas el valor de m sea el menor posible. La formación de mesofases columnares con en el caso de la formación de micelas cilíndricas estará favorecida para valores intermedios de los valores del parámetro de empaquetamiento. Por lo tanto se tiene fase laminar con m=6, fase columnar con m=4 y fase cúbica con m=2.

6.4. Las mesofases normales y las mesofases inversas son los dos tipos en los que se dividen los cristales líquidos liotrópicos atendiendo a la curvatura que presentan los grupos polares. En las mesofases normales dicha curvatura es convexa mientras que en las mesofases inversa es cóncava.

El dibujo de la izquierda representa una mesofase liotrópica normal con una estructura centrada en el cuerpo y el la derecha corresponde a una mesofase inversa con una estructura centrada en el cuerpo

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