Cristais Líquidos

Uma forma interessante de matéria é o estado líquido cristalino ou mesomórfico. Este estado, embora observado pela primeira vez há quase 100 anos, tornou-se objeto de intensa investigação. O estado líquido cristalino é o único da matéria que combina as propriedades dos estados sólido e líquido. No estado líquido cristalino existe um ordem molecular menor do que num sólido; contudo, maior do que num líquido comum. Os sólidos cristalinos têm os seus átomos organizados em uma rede espacial; esta organização macroscópica se propaga por distâncias de até milímetros, ou seja, podemos pegar um cristal nas mãos. Um líquido como a água, por exemplo, não tem essa ordem posicional, então as moléculas estão colocadas de forma aleatória no espaço. Um cristal líquido tem propriedades tanto de um sólido cristalino (uma certa ordem) como do líquido (a fluidez). Embora seu aspecto seja o de água, num microscópio podemos ver um certo grau de orientação. Compostos que podem formar cristais líquidos tendem a ter moléculas compridas e razoavelmente rígidas. Um exemplo de uma molécula deste tipo é o para-azoxianisol, ilustrado abaixo.

Classes dos cristais líquidos

Foram observadas duas classes gerais de cristais líquidos:o termotrópico e o liotrópico. Os cristais líquidos termotrópicos são formados ou pelo aquecimento de um sólido ou pelo resfriamento de um líquido. Os cristais líquidos liotrópicos não são substâncias puras, mas soluções de uma substância em um líquido altamente polar, tal como a água. Tais soluções apresentam propriedades do estado cristalino líquido somente acima de uma certa concentração.

Existem três tipos principais de cristais líquidos:

Esmético - as moléculas apresentam forma de bastão e encontram-se compactadas em camadas empilhadas umas sobre as outras. Este tipo de cristal líquido é o mais parecido com o sólido, sendo turvo e muito viscoso.

Nemático - as moléculas apresentam uma disposição unidimensional, não existindo camadas. Este cristal líquido é normalmente menos viscoso que o esmético, mas ainda apresenta uma aparência turva.

Colestérico - Apesar do colesterol não formar cristal líquido, alguns de seus derivados químicos o fazem e recebem essa denominação. As moléculas estão dispostas em camadas e ordenadas em direções ligeiramente diferentes. Este tipo de cristal apresenta cores fortes que podem ser alteradas sob ação de temperatura, pressão, campo elétrico e magnético.

Os cristais líquidos apresentam muitas aplicações práticas interessantes como: painéis de leitura de aparelhos eletrônicos, calculadoras de bolso, relógios de pulso. A produção do cristal para essas utilidades é feita colocando-se uma camada fina de um cristal líquido nemático entre duas placas de vidro revestidas, de maneira a torná-las eletricamente condutoras. Esse cristal líquido pode ter sua aparência alterada quando submetido a uma variação de voltagem ou de frequência, quando é utilizada uma corrente alternada.

A utilização em termômetros domésticos e outros instrumentos de medição de temperatura é feita com cristal líquido colestérico, devido à sua sensibilidade térmica.

Os cristais líquidos esméticos ferroelétricos (polarização elétrica espontânea, mesmo na ausência de campos elétricos) têm atraído um grande interesse em pesquisa fundamental e aplicações tecnológicas. Estes novos materiais têm grande potencial como mostradores de cristais líquidos (displays) graças à resposta eletroóptica extremamente rápida na presença de campo elétrico.

Referências Bibliográficas:
Russel, John B. Química Geral, --- edição, Mc Graw-Hill São Paulo,1982
http://janelas.redealuno.usp.br/janela1/cristais/
Merlo,A.A.; Gallardo,H.; Taylor,T.R.; Quimica Nova 2001,24,354