Projektowanie nowych funkcjonalnych materialow –teoria i praktyka

WYKŁAD XIII
A. Charakterystyka stanu ciekłego.
B. Rozszerzalność i pojemność cieplna. Ciecze jako
magazyny i wymienniki ciepła.
C. Ciekłe kryształy. Ekrany ciekłokrystaliczne (LCD).
D. Nowe selektywne rozpuszczalniki.
E. Ciecze jonowe (ionic liquids).
Ciało stałe:
uporządkowanie bliskoi dalekozasięgowe
Ciecz:
uporządkowanie bliskolecz nie dalekozasięgowe
Gaz:
brak uporządkowania
Opis bardzo trudny; nasze zrozumienie stanu ciekłego dość słabe,
w krótkiej skali czasowej ciecz zachowuje się jak ciało stałe,
w długiej skali czasowej – jak gaz; podobieństwo do szkieł i żeli
Waga: wiele procesów biologicznych zachodzi w środowisku wodnym
Ciecze jako wymienniki ciepła (ciepło właściwe cp J/(kg K)).
Rtec
139.5
Aceton
2152
Brom
473.6
Heksan
2263
Chloroform
974.2
Gliceryna
2400
Kwas siarkowy
1402
Etanol
2442
Benzen
1739
D2O
4209
Kwas octowy
2050
H2O (25 oC)
4175.4
Benzyna
2100
H2O (100 oC)
4212.3
Lepkość cieczy  (mPa s)
Ciekly hel (3 K)
0.04
Glikol
16.1
Ciekly azot (70 K)
0.20
Gliceryna (30 oC)
629
Woda (100 oC)
0.28
Gliceryna (25 oC)
945
Metanol
0.54
Szklo (1000 oC)
10000
Woda (25 oC)
0.89
Gliceryna (0 oC)
12110
Etanol
1.08
Gliceryna (-20 oC)
135000
Rtec
1.52
Szklo (600 oC)
2.5 x 109
Woda (0 oC)
1.79
Smola
5 x 1013
Ciekłe kryształy.
Wystepuja w waskim zakresie temperatur miedzy zwykla ciecza a cialem stalym
Smektyczne (soap)
Nematyczne (thread)
Cholesterolowe (chiralne)
http://liqcryst.chemie.uni-hamburg.de/
SDS, srodek powierzchniowo czynny
MHPOBC, pierwszy AFElectric LQ
MBBA, pierwszy uklad nematyczny w RT
Ekrany ciekłokrystaliczne (LCD) i ciecze anizotropowe.
LQ sa materialami “soft”, latwo manipulowalnymi zewnetrzymi polami
(E, M lub EM), wykazuja efekty elektro-, magneto- i opto-optyczne
5-CB lub PCB, typowy uklad w wyswietlnikach (1986), osadzony na ITO
(Nowe) selektywne rozpuszczalniki.
DMF – selektywny rozpuszczalnik acetylenu, diolefin, i weglowodorow
aromatycznych, uzywany np. do usuwania sladow acetylenu
z produktow crackingu oraz z etylenu i propylenu
Mieszanina monomerow A, B, C
Selektywne rozpuszczalniki
polimery o roznym skladzie w zaleznosci od rozpuszczalnika
Mieszanina polimerow
Selektywne rozpuszczalniki
Rozdzial polimerow
Ciecze jonowe (ionic liquids).
Sole organiczne o temperaturze topnienia z przedzialu ok. 0 – 100 oC,
pochodne imidazolu i pirydyny, ale takze tetraalkiloammoniowe i fosfoniowe
-Rozpuszczaja wiele zwiazkow zarowno organicznych jak i nieorganicznych
-Wykazuja dobra trwalosc termiczna
-Maja bardzo male cisnienie pary (niemierzalne) i nie sa palne
-Ich wlasciwosci moga byc dofitowane w szerokim zakresie zmiennosci
-Sa uzywane jako rozpuszczalnik do wielu reakcji chemicznych w tym
katalitycznych, i do rozdzialu
-Jako elektrolit w elektrochemii
1-Ethyl-3-methylimidazolium
bis(pentafluoroethylsulfonyl)imide,
C10H11F10N3O4S2, tmelt = -1 oC
1-Butyl-4-methylpyridinium
hexafluorophosphate,
C10H16F6NP, tmelt = 45 oC
Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3772; Chem. Rev. 1999, 99, 2071; Chem. Commun. 2001, 2399