Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Дефекты и текстуры лиотропных жидких кристаллов. Ближний порядок, существующий в упаковке молекул в мицеллы, а также во взаимном расположении мицелл в Р., определяет особенности текстуры макроскопич. образца. Так, для иематич. лиотропных фаз осн. дефектами упаковки мицелл, к-рые определяют характерную картину изображения образца, получаемую с помощью оптич. поляризац. микроскопа, являются дисклинации. Структура дисклинаций в лиотропных нематич. кристаллах такая же, как в термотропных.
В ламеллярных фазах иаим. энергию имеют деформации структур, при к-рых величина водного промежутка постоянна и равна своему равновесному значению во всём ооъёме образца, за исключением особых линий. Этому условию удовлетворяют краевые дислокации и различные конфокальные домеиы, простейшими из к-рых являются миелииовые фигуры (многослойные структуры, представляющие собой слои, свёрнутые по спирали; рпс. 16). Краевые дислокации, к-рых в лиотропных смектич. жидких кристаллах может быть, по крайней мере, два типа (рис. 17), приводят к образованию т. и. террас Граижа-иа, видимых в оптический и электронный микроскопы, а также к образованию разл. пучков и сеток.
Структура дефектов в ламеллярных фазах существенно зависит от содержания воды в образце и от темп-ры. Одиоврем. с изменением текстуры происходит изменение электропроводности Р. и коэф. диффузии иоиов. При охлаждении системы в момент образования геля ( 292 вследствие наклона амфпфяльных молекул в биослоях
Рис. 1C. Схема строения миели-новых фигур.
{Ш
/ < і
\\ц
Рис. 17. Два типа краевых дислокаций в лиотропных смектических структурах.
может возникать волнообразная деформация ламелл (наблюдаемая в электронный микроскоп и проявляющаяся в особенностях рассеяния рентг. лучен).
Микроэмульсин
Добавление в систему иесмешиваемых в обычных условиях жидкостей (иапр., систему масло — вода) амфи-фильиого вещества [а в нек-рых случаях — спирта и (или) веоргаиич. соли] качественно изменяет свойства системы. Растворимость масла в воде резко возрастает при концентрации амфифильного вещества, превышающей ККМ. Молекулы гидрофобного вещества располагаются в углеводородных ядрах мицелл, размеры и-рых при этом увеличиваются — мнцеллы набухают. Такое увеличение растворимости гидрофобных веществ в полярных растворителях (или полярных веществ в жирном растворителе) с образованием агрегатов наз. солюбилизацией. Радиус набухших мицелл в иеи-рых случаях может достигать неск. сотен А; мицеллярные Р. при этом иаз. микроэмуль-с и я м и типа «масло в воде» (o/w). Способность мицелл набухать в масле обычно ограничена, и при достижении нек-рой критич. концентрации масло отслаивается в виде отд. фазы. На рис. 18 изображён участок фазо*
Рис. 18. Схематическое изображение фазовой диаграммы масла, солюбилизированного в воде: 1 — трёхфазная область
(вода + масло 4- амфифил); 2 —¦ однородная прозрачная фаза (масло, солюбилизированное в воде): 3 — двухфазная система (солюбилизированное в воде масло + масло). AB — {фивая помутнения раствора; ВС— кривая солюбилизации; ТИф — температура инверсии фаз.
вой диаграммы солюбилизированного масла; равновесию фазы масла и солюбилизированного в воде масла отвечает кривая солюбилизации ВС.
Радиус набухших мицелл определяется площадями, приходищимися иа полярную «головку» на поверхностях раздела вода — амфифил (Su^s) и масло — амфифил (S0,s). Для неноииых амфифильиых молекул, размеры полярной и гидрофобной частей к-рых примерно равны, предельное значение радиуса кривизны R поверхности масло — вода определяется соотношением
rMV^+Vs^Ts)l/(V's^'-V's^s),
где L —полная длина амфифильной молекулы. Величина, стоящая в знаменателе этого выражения, зависит от темп-ры и состава Р., и при иек-рых значениях этих параметров (при темп-ре инверсии фаз) кривизна поверхности мицеллы может менять знак. т. е. происходит обращение микроэмульсии: оIw —> w/o («масло в воде» -> «вода в масле»). Вблизи темп-ры инверсии фаз мутность Р. резко возрастает и может наблюдаться, вапр., опалесценция критическая. В узком интервале темп-р вблизи темп-ры инверсии фаз (заштрихованная область ва рис. 18) в Р. обнаруживаются агрегаты разл. формы и состава: цилиндры, одно- и многослойные липосомы.
ламеллы. Наблюдения в оптический и электронный микроскопы, а также данные малоуглового рассеяния рентг. излучения показали, что может возникать своеобразное подобие надмолекулярной орґаиизации миироэмульсий в интервале масштабов от неск. десятков им до неск. мкм.
Возможность возиикиовения развитой поверхности масло — Вода вблизи темп-ры инверсии фаз связана с резким уменьшением величины поверхностного натяжения -на. этой границе в присутствии амфифильиого вещества. Прямые измерения показывают, что добавление амфифильиого вещества [а возможно, и спирта и (или) иеоргаиич. соли] может привести практически к полному исчезновению поверхностного иатижеиия (т. и. ультраиизкое поверхностное натяжение).
Коллоидные растворы
К коллоидным растворам, в широком смысле, кроме мицеллярных Р. (иаз. также ассоциирующими колл оидами) относят разнообразные суспензии (взвеси) частиц, таких, как белковые глобулы, вирусы (см. Клеточные структуры), металлические и полимерные зол л и т. п-. Частицы в коллоидном Р. взаимодействуют посредством слабых сил: в аи-дер-ваал ьсов о
