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Cristaux liquides [62295]

Oppo Rancisis

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Posté le : 13/11/2008, 20:41 (Lu 29175 fois)
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Bonjour
alors voila je fais mon tipe sur le changement de couleur en fonction de la température des cristaux liquides et j'aurais voulu savoir comment cela se passe théoriquement, autrement dit je cherche à expliquer le changement de couleur et de phase observé
je n'ai malheureusement que très peu d'informations sur le sujet en ayant farfouillé sur internet et dans des livres
peut-être m'éclaireriez vous...?
merci de votre aide

PS : si quelqu'un a un protocole pour synthétiser le MBBA je suis preneur ( pas trouvé non plus )

Re: Cristaux liquides [62296]

milamber
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Posté le : 13/11/2008, 20:57 (Lu 29170 fois)
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Pour la théorie, je ne sais pas trop que te répondre.
Pour rester très vague, les cristaux liquides possèdent une certaine orientation dans leur état initial. En appliquant un champ électrique, un changement de température, tu peux modifier l'orientation des cristaux et donc tu modifies les propriétés de réflection et réfraction de la lumière. D'où changement de couleur ou alors apparition d'une barre noire là où n'y avait rien avant...
En y pensant, j'aurais tendance à dire que les modifications de couleurs doivent être plus facilement mise en évidence avec des cristaux liquides chiraux... A creuser...

En revanche, pour la synthèse du MBBA, j'aurais tendance à te proposer un protocole comme ça :
- dans un ballon, places du 4-butylaniline et une quantité équimolaire de 4-methoxybenzaldéhyde en solution dans de l'éthanol.
- chauffe au reflux avec un Dean-Strak rempli de tamis moléculaire pendant quelques heures
- laisses refroidir le milieu réactionnel, éventuellement au bain eau/glace
Avec un peu de chance, le MBBA doit cristalliser. Tu filtres et c'est gagné !

Sinon, il est possible de faire des cristaux liquides à partir de cholestérol (par simple estérification). Je dois avoir le protocole dans un bouquin si jamais ça t'interesse... (le cholestérol étant une molécule chirale, tu peux observer des changements de couleur).

Milamber.

----------
Édité le 13/11/2008, 21:07 par milamber

Re: Cristaux liquides

maurice
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Posté le : 13/11/2008, 21:28 (Lu 29163 fois)
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Les cristaux liquides sont des empilement de molécules planes orientées. Imagine des cartes à jouer, rectangulaires, et sur les quels tu dessines toujours le même axe de symétrie. Normalement quand on empile "bien" des cartes, on le fait de manière à ce que l'axe de chaque carte soit dans la même direction. Mais bon, imagine un habile plaisantin qui le fasse de façon que chaque carte ait un axe qui soit décalé de 10 degrés sur la droite de la carte de dessous. Imagine aussi qu'il fait en sorte que le centre de toutes les cartes soit exactement au-dessus les uns des autres. L'empilement est tel que la 9ème carte est exactement à angle droit de la première, car 9 fois 10° = 90°. La 36ème carte est exactement identiquement orientée que la première. L'empilement forme une sorte d'escalier hélicoïdal, qui s'enroule autour d'un axe vertical.
Si on empile ainsi des milliers de cartes, et c'est pareil ayec les molécules, on obtient une figure qui ressemble un peu à une vis, et le pas de vis a l'épaisseur de 18 cartes. Si cette longueur de 18 molécules correspond à la longueur d'onde de la lumière, il se porduit des interférences qui font que seule cette lumière traverse. Si tu chauffes, la longueur du pas de vis change, donc l'écart entre deux molécules n'est plus de 10° mais de 9°. Donc la couleur correspondant au pas de vis change.
Tu m'as compris ?


Professeur de chimie de niveau préuniversitaire

Re: Cristaux liquides [62306]

Invité(e)




Posté le : 14/11/2008, 22:24 (Lu 29141 fois)
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Je me souviens avoir fait un ADS sur les cristaux liquides c'est de l'an dernier mais y me reste encore qques souvenirs :
Tu peux modéliser tes cristaux liquides selon des baguettes, elles sont fixées sur une matrice.
Les molécules qui forment les cristaux liquides ont toutes une structure commune, c'est à dire un corps voluminuex rectangulaire et allongé qui se termine de part et d'autre par 2 longues chaines carbonnées.
Cela confère aux molécules de cristaux liquides des propriétés particulières. Nottement, il existe une phase entre le solide et la liquide (analogie avec les polymères).

Après il faut savoir de quoi on parle, soit il s'agit d'une certaine opalescence qui laisse apparaitre à la surface des cristaux liquides des teintes irrisées (comme du kérosène dans une flaque d'eau) ou alors si on parle du phénomène utilisé dans les calculettes.

Dans le 1er cas, il faut se référer à la structure hélicoïdale des CL
Chaque molécule alongée est posée sur une autre avec un léger décalalge tel que au final un empilement de nombreuses molécules forme une hélice à peu près identique à celle de l'ADN (en très gros !)
Après il faut imaginer le parcours de la lumière cette structure (Cf TP sur les réseaux) en effet, on peut considérer ponctuellement cette structure comme un réseau.
En appliquant les lois convenables, on obtient une formule qui donne une relation entre la longueur d'onde observée, l'angle d'observation de la molécule. On s'en rendra compte facilement en bougeant l'angle d'observation et regardant la variation de couleurs pour une source lumineuse fixe.


Pour ce qui est des cristaux liquides pour l'affichage des écrans, ...
On a un agencement en couches de plusieurs matériaux
On a tout dabord une matrice sur laquelle sont greffés des cristaux liquides suivant une direction, toutefois ils conservent une relative mobilité.
On peut considérer un CL même s'il ne porte pas de charge apparente comme un dipôle, c'est à dire qu'il a quand même une charges ponctuelles + delta et - delta.
Imagine alors une allumette avec d'un côté une charge -delta et de l'autre une +delta.
Appliquons un champ électrique E dans le plan où sont déposés les baguettes de CL. Alors les dipôles placés dans un champ vont s'orienter et prendre la direction du vecteur champ E.
Ainsi on peut voir une infinité de petites allumettes orientées dans la même direction.

Sur ce dispositif on va intégrer un réseau (feuille transparente où sont tracés à intervalle régulier des traits minuscules (env 500/mm je crois)
Ce réseau a une propriété particulière :
Comme la lumière est une onde électromagnétique polarisée elliptiquement, le réseau va laisser passer uniquement une composante suivant une direction imposée par l'orientation du réseau

Le plus courant des dispositifs est celui par réflexion :
De la lumière naturelle passe à travers le réseau devient alors polarisée, cette onde polarisée vient ensuite ricocher sur les cristaux liquides qui ont la même orientation, ainsi l'onde renvoyée a la même polarisation que l'onde arrivant sur les cristaux liquides.
En appliquant une différence de potentiel, on crée un champ électrique E, les CL s'orientent suivant le champ et fournissent d'une onde incidente, une onde réfléchie polarisée dans une autre direction.
Cette onde vient à nouveau frapper le réseau mais elle ne peut pas être transmise (passer à travers) car cette fois ci les cristaux liquides ont modifié la polarisation de l'onde. Ainsi la lumière incidente n'est pas transmise, l'écran apparait noir !

Voilà ! Faudrait essayer de retrouver cet ADS ça pourrait bien vous aider ^^
@+

Re: Cristaux liquides [62313]

thadrien

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Posté le : 15/11/2008, 09:11 (Lu 29133 fois)
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En cours d'optique, la prof nous a passé pour voir des filtres polarisants. J'ai essayer d'éclairer l'écran LCD de ma calculatrice avec de la lumière polarisée avec. Cette lumière se reflétait ou ne se reflétait pas suivant la direction du filtre.

Re: Cristaux liquides [62320]

Oppo Rancisis

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Posté le : 16/11/2008, 13:35 (Lu 29094 fois)
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Merci pour vos réponses, je vais effectivement essayer le protocole MBBA et l'ADS...
si vous avez d'autres idées interessantes n'hésitez-pas !

Re: Cristaux liquides [62365]

ECOLAMI

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Posté le : 18/11/2008, 15:03 (Lu 29060 fois)
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Bonjour,
J'ai appris des choses trés interessantes avec ces explications


Tri+traitement Produits chimiques 77 (Seine et Marne)

Re: Cristaux liquides [62371]

Oppo Rancisis

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Posté le : 18/11/2008, 16:23 (Lu 29056 fois)
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J'ai pris contact avec un centre de recherche et ils m'ont proposé de me pencher sur des mélanges type nématiques - esters de cholestérol, les cholestériques étant des molecules chirales cela rejoint la théorie de milamber
ils peuvent nous fournir de petites quantités d'esters de cholestérols mais pour le cristal liquide nématique à utiliser je ne sais pas vraiment quoi prendre

PS : milamber, si tu retrouves un protocole pour la synthèse de cholestériques dans ton bouquin çà m'interesse...

Re: Cristaux liquides [62415]

darrigan
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Posté le : 20/11/2008, 08:28 (Lu 29033 fois)
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Des synthèses de cristaux liquides seraient très utiles sur le wiki !

Re: Cristaux liquides [62416]

milamber
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Posté le : 20/11/2008, 10:52 (Lu 29028 fois)
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Je vais voir ce que je peux faire....
Je vais tenter de faire rapidement un exemple de cristaux cholestériques...
Peut-être d'autres plus compliqués un peu plus tard.
Oppo, j'essaie de t'envoyer le mode op demain.

Milamber.

Re: Cristaux liquides [62460]

Oppo Rancisis

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Posté le : 22/11/2008, 16:35 (Lu 29003 fois)
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Pour ce qui est de la théorie j'ai trouvé un sujet de Mines Ponts 2007 filière PSI sur la polarisation de la lumière en lien avec un thermomètre à cristaux liquides
encore merci milamber pour ton protocole

a oui j'oubliais : ce que l'on voudrait pour pouvoir observer un changement de couleur exploitable c'est un mélange qui change de phase autour de 30 à 40 degrés celsius si vous avez...

Re: Cristaux liquides [66129]

Oppo Rancisis

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Posté le : 25/05/2009, 17:33 (Lu 28316 fois)
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Avec le lycée on a essayé la synthèse du MBBA : complètement foireux ! Après 1h de chauffage il n'y avait toujours pas 2 phases différentes et 2h après le début du chauffage le distillat était monophasé avec une forte odeur d'éthanol
En plus sur le site de l'université de Lyon 1 est indiqué un chauffage à reflux pendant 30 minutes...
Je comprends plus rien !

Re: Cristaux liquides [66130]

alexchimiste

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Posté le : 25/05/2009, 18:56 (Lu 28306 fois)
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Moi je ne comprends pas comment tu t'y es pris... décris nous ce que tu as fait exactement, avec quels produits et dans quelles conditions et quel appareillage...

Re: Cristaux liquides [66148]

Oppo Rancisis

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Posté le : 27/05/2009, 15:22 (Lu 28275 fois)
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C'est le prof qui a été obligé de le faire parce qu'on pouvait pas venir à cause des concours... mais je lui ai fait respecter scrupuleusement le protocole ( sans le tamis moléculaire, le lycée n'a pas les moyens )
Sinon j'ai essayé le chauffage à reflux simple : pareil, alors peut-être qu'il faut gratter pour amorcer la cristallisation... toujours est-il que ça commence à me prendre la tête à 1 mois de l'épreuve

J'essayerai à nouveau dans les jours qui viennent en chauffant une heure et avec un bain eau/glace et un agitateur comme amorçage

Re: Cristaux liquides [66235]

milamber
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Posté le : 02/06/2009, 20:55 (Lu 28210 fois)
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Est-ce que tu pourrais décrire le protocole que tu as suivis ?
Lorsqu'on fait la synthèse en mélangeant des quantités équimolaires de 4-butylaniline et de 4-méthoxybenzaldéhyde en chauffant au reflux de l'éthanol sans ajout de tamis moléculaire, on obtient à la fin du reflux une solution monophasique parfaitement limpide généralement légèrement jaune.
En distillant l'éthanol, on élimine l'eau formée par la réaction et on se retrouve avec du MBBA.
Mais dans tous les cas, tu n'auras pas deux phases.

Il m'est arrivé une fois de devoir séché le MBBA sous vide pour qu'il prenne son aspect final (liquide trouble à température ambiante).

Pour le faire cristalliser, en raison de la présence d'impuretés, il faudra peut-être que tu refroidises le tout avec un mélange glace/sel.

Milamber.

Re: Cristaux liquides [66419]

Oppo Rancisis

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Posté le : 09/06/2009, 20:00 (Lu 28135 fois)
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J'ai essayé dans un bain eau-glace-sel et le MBBA produit par chauffage à reflux a cristallisé mais pas de couleur blanche, plutôt marron peut-être du aux réactifs...
Pour faire une recristallisation, comment je dois m'y prendre pck il fond à température ambiante...

Re: Cristaux liquides [66426]

Oppo Rancisis

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Posté le : 10/06/2009, 12:40 (Lu 28123 fois)
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Oops ! désolé pour le pck ( parce que )...

Re: Cristaux liquides [66440]

milamber
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Posté le : 10/06/2009, 17:05 (Lu 28113 fois)
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C'est pas tellement étonnant que le MBBA soit coloré, ça provient des impuretés des produits de départ.
Est-ce que tu as distillé la butylaniline et l'anisaldéhyde avant de lancer la réaction ?

Pour la purif, je crois qu'on peut utiliser l'éthanol comme solvant. Tu dissous le MBBA dans un peu d'éthanol et tu refroidi le tout à basse température, le MBBA devrait cristallier... Enfin en théorie....
Je vérifierais si j'ai plus d'infos sur le solvant de cristallisation ce soir.

Milamber.

Re: Cristaux liquides [66449]

Oppo Rancisis

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Posté le : 11/06/2009, 15:31 (Lu 28092 fois)
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Non je n'ai pas distillé les réactifs, ça change quelque chose ?

Re: Cristaux liquides [66450]

Oppo Rancisis

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Posté le : 11/06/2009, 15:41 (Lu 28091 fois)
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Pour le solvant servant à la recristallisation, je viens de penser à l'éther éthylique, comme indiqué ici : http://www.exchem.fr/CL_Cristaux_liquides.htm

Qu'en pensez-vous ?

Re: Cristaux liquides [66462]

milamber
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Posté le : 11/06/2009, 21:10 (Lu 28083 fois)
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En effet la distillation change beaucoup de choses.
- La butylaniline achetée se présente généralement sous la forme d'un liquide plus ou moins marron. Une fois distillée, on a un liquide totalement incolore...
- L'anisaldéhyde commercial contient de traces plus ou moins importantes d'acide 4-méthoxybenzoique résultant de l'oxydation de l'aldéhyde.

Dans les deux cas, la distillation permet d'éliminer un maximum d'impuretés qui salissent ton MBBA et abaisse toutes ses températures de changement d'état.

Sur le site que tu mentionnes ( ) il n'est pas question de recristalliser le MBBA mais simplement de le dissoudre dans ce solvant pour le sécher sur sulfate de sodium anhydre.

J'ai retrouvé une publication où il est préconisé de recristalliser le MBBA dans l'éthanol absolu. Je vérifierai demain dans un autre papier ce qui est dit à ce sujet.

Milamber.

Re: Cristaux liquides [66464]

darrigan
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Posté le : 11/06/2009, 22:19 (Lu 28078 fois)
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Bonsoir à tous,
Je suis sur le point de finaliser la transfert sur le wiki de contribution de milamber à propos des cristaux liquides et leur synthèse. Voilà les pages :

Les cristaux liquides : http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Les_cristaux_liquides

Synthèse du MBBA : http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Synthèse_du_MBBA

Synthèse des esters de cholestéryle : http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Synthèse_des_esters_de_cholestéryle

Elles ne seront validées qu'une fois relues par milamber (que je remercie énormément pour ces contributions toujours d'une grande qualité !) et Unkky pour l'orthographe.

Pages :  1

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