БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЖИ)

Взаимное расположение молекул в Ж. к. является промежуточным между твёрдыми кристаллами, где существует трёхмерный координационный дальний порядок (упорядоченность в расположении центров тяжести молекул) и ориентационный дальний порядок (упорядоченность в ориентации молекул), и аморфными жидкостями, в которых дальний порядок полностью отсутствует (см. Дальний порядок и ближний порядок ). По степени молекулярной упорядоченности различают нематические и смектические Ж. к. (терминология Ж. Фриделя, G. Friedel). Нематические Ж. к. (параазоксианизол, растворы синтетических полипептидов) характеризуются ориентацией продольных осей молекул вдоль некоторого направления (дальний ориентацнонный порядок, рис. , а). Упорядоченность в ориентации поперечных осей молекул и в расположении их центров тяжести отсутствует. Это обеспечивает свободу поступательных перемещений молекул. Поэтому вязкость вещества в нематической фазе лишь незначительно отличается от вязкости в аморфно-жидком состоянии.

В смектических Ж. к. (этиловый эфир азоксибензойной кислоты, водные растворы мыл) концы молекул как бы закреплены в плоскостях, перпендикулярных продольным осям молекул (смектические плоскости, рис. , б). Дальний порядок в расположении поперечных осей и центров тяжести молекул также отсутствует. Текучесть обеспечивается взаимным скольжением смектических плоскостей.

Существуют также Ж. к. холестерического типа (разновидность нематических Ж. к.). Такие Ж. к. образуют вещества (например, пропиловый эфир холестерина), молекулы которых имеют форму продолговатых пластинок, расположенных параллельно друг другу. Координационный дальний порядок отсутствует. Текучесть вещества обеспечивается поступательным перемещением и вращением молекул в их плоскости.

Внешнее различие между нематическими и смектическими Ж. к. легко может быть установлено при наблюдении их однородных слоев в поляризационном микроскопе. Каждому типу Ж. к. соответствуют определённая текстура, причём для нематических Ж. к. наиболее характерными являются нитеобразные, а для смектических — палочкообразные, конусообразные и ступенчатые структуры. Нити в нематических Ж. к. являются линиями разрыва оптической непрерывности. Они называются дисклинациями, и текстура Ж. к. определяется характером расположения молекул вблизи дисклинаций.

Некоторые термотропные Ж. к. могут находиться в двух мезоморфных состояниях (см. Полиморфизм ). При этом структурные переходы всегда осуществляются по схеме: твёрдокристаллическая фаза — смектическая — нематическая — аморфно-жидкая и являются фазовыми переходами первого рода (с выделением теплоты фазового перехода ). Теплота перехода Ж. к. в аморфную жидкость в десятки раз меньше теплоты плавления органических твёрдых кристаллов.

В Ж. к. имеет место анизотропия упругости, электропроводности, вязкости, магнитная анизотропия , оптическая анизотропия и др. С ростом температуры анизотропия свойств Ж. к. уменьшается, что обусловлено уменьшением упорядоченности в расположении молекул. В магнитном поле Ж. к. ориентируются так, чтобы их ось симметрии была параллельна силовым линиям магнитного поля. В электрическом поле ориентация оси симметрии может быть как параллельной, так и перпендикулярной силовым линиям поля.

Холестерические Ж. к. обладают весьма большой оптической активностью , на два-три порядка превышающей оптическую активность органических жидкостей и твёрдых кристаллов. Холестерические Ж. к. резко изменяют окраску при изменении температуры среды на десятые доли градуса, а также при изменении состава среды на доли процента.

Лит.: Цветков В. Н., Современные взгляды на природу анизотропно-жидкой фазы. «Уч. зап. Ленинградского пед. института», 1938, т. 10, с. 33; Чистяков И. Г., Жидкие кристаллы, М., 1966; Gray G. W., Molecular structure and the properties of liquid crystals, L. — N. Y., 1962; Жидкие кристаллы, пер. с франц., «Природа», 1972, № 2; Чистяков И. Г., Вистинь Л. К., Симметрия, структура и свойства жидких кристаллов, там же.

Е. И. Рюмцев.

Характер расположения молекул в жидких кристаллах: а — в нематических жидких кристаллах молекулы расположены параллельно, но их продольные сдвиги беспорядочны; б — в смектических кристаллах молекулы собираются слоями.

Жи'дкие мета'ллы,непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью и др. особенностями, свойственными твёрдым металлам . Ж. м. являются все расплавленные металлы и сплавы металлов, а также ряд интерметаллических соединений. Некоторые полуметаллы и полупроводники в жидком состоянии превращаются в типичные металлы: одни — сразу после плавления (Ge, Si, GaSb и др.), другие — при нагревании выше температуры плавления (Te — Se, PbTe, PbSe, ZnSb и др.). Некоторые неметаллы (Р, С, В) становятся Ж. м. при высоких давлениях. При атмосферном давлении и комнатной температуре в жидком состоянии находится лишь ртуть (температура плавления — 38,9°С).

Ж. м. по таким свойствам, как вязкость, поверхностное натяжение и диффузия, сходны с др. жидкостями, но в то же время резко отличаются от них значительно большей теплопроводностью, электропроводностью, способностью отражать электромагнитные волны, а также меньшей сжимаемостью. По этим особенностям Ж. м. близки к твёрдым металлам.

Электропроводность Ж. м., как и твёрдых металлов, является электронной. Для чистых металлов электропроводность при плавлении уменьшается в 1,5—3 раза в зависимости от рода металла и при дальнейшем нагревании убывает линейно с температурой. Исключение составляют двухвалентные Ж. м. — их электропроводность при повышении температуры слегка падает и проходит через минимум. Коэффициент термоэдс (см. Термоэлектрические явления ) скачком меняется при Ж. м. является линейной функцией температуры (для многих Ж. м. он пропорционален абсолютной температуре). Коэффициент Холла R H (cм. Холла эффект ) при плавлении меняется; для Ж. м. он отрицателен и может быть вычислен с помощью модели свободных электронов по формуле R H = ( ne ) -1где n — электронная плотность (вычисленная по плотности и валентности), е — заряд электрона (из этих общих правил имеются исключения). Электрические свойства Ж. м. могут быть поняты только на основе строгой квантовомеханической теории кинетических электронных процессов в жидкостях, однако разработка такой теории пока только начата.

При плавлении металлов теплопроводность изменяется почти так же как электропроводность. Это справедливо также и для Bi, теплопроводность и электропроводность которого при плавлении увеличиваются, а не уменьшаются, как у др. металлов. Свободные электроны переносят большую часть теплового потока; поэтому Ж. м. имеют более высокую теплопроводность, чем жидкие диэлектрики. Некоторые Ж. м. соединяют значительную теплопроводность с высокой теплоёмкостью . Это позволяет использовать Ж. м. в теплотехнике в качестве теплоносителей . Наиболее подробно изучены одноатомные Ж. м. — натрий и калий. Они обладают достаточно низкими точками плавления и применяются либо отдельно, либо в виде сплавов для отвода теплоты в ядерных реакторах.