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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 10 — #18
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
ionique typique est constitué par l’association d’un petit anion et d’un cation organique relativement grand. Nous proposons à la figure 1.3 un exemple de ce type d’association.
N N
BF 4
FIGURE 1.3 – Exemple de liquide ionique
Ce composé ne cristallise pas facilement, d’où son état de liquide à température ambiante et
pression atmosphérique. L’attraction entre les cations et les anions a pour effet de diminuer
considérablement la valeur de la pression de vapeur saturante, réduisant de ce fait la pollution
de l’air par le solvant.
Cas particulier : les cristaux liquides
Un liquide, milieu isotrope, est transparent à la lumière (sauf dans le cas où les molécules constitutives du liquide absorbent celle-ci). En 1888, le botaniste Friedrich REINITZER
constate que le benzoate de cholestéryle passe à la température de 145,5 °C de l’état solide
à un état opaque mais liquide ; il se transforme à 178,5 °C en une phase liquide et transparente. Après avoir vérifié la pureté de son échantillon, il postule que le passage de l’état
solide à l’état liquide procède ici en deux étapes, mettant en évidence la formation d’une
nouvelle phase aux propriétés intermédiaires entre l’état liquide et l’état solide, appelée cristal liquide. L’arrangement spatial des molécules n’est ni celui du solide tridimensionnel, ni
celui du liquide : les cristaux liquides sont des substances qui coulent à la manière de liquides visqueux, mais dont les molécules présentent une disposition ordonnée. Ce sont des
exemples de mésophases, états de la matière intermédiaires entre le liquide et le solide. Un
exemple typique de cristal liquide est le para-azoxyanisole (voir figure 1.4), dont la structure
en bâtonnet permet un agencement parallèle.
O
N
N
O
O
FIGURE 1.4 – Formule du para-azoxyanisole
Trois classes de cristaux liquides diffèrent par la disposition de leurs molécules constitutives.
• Phase nématique : il existe une direction de l’espace privilégiée et les molécules sont
orientées préférentiellement selon cette direction. Il n’existe pas d’ordre de position mais
un ordre d’orientation.
• Phase smectique : l’arrangement spatial s’organise par plans. Dans un plan, les molécules
occupent des positions fixes (dans un plan, l’ordre est du type de celui observé dans les
solides). Les plans sont indépendants les uns des autres.
• Phase cholestérique : les molécules forment des couches ordonnées, mais les molécules
des couches voisines forment des angles différents et la disposition des molécules est hélicoïdale.
La figure 1.5 illustre des différents types de cristaux liquides, en représentant les molécules
de façon simplifiée sous forme de bâtonnets.
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
ionique typique est constitué par l’association d’un petit anion et d’un cation organique relativement grand. Nous proposons à la figure 1.3 un exemple de ce type d’association.
N N
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FIGURE 1.3 – Exemple de liquide ionique
Ce composé ne cristallise pas facilement, d’où son état de liquide à température ambiante et
pression atmosphérique. L’attraction entre les cations et les anions a pour effet de diminuer
considérablement la valeur de la pression de vapeur saturante, réduisant de ce fait la pollution
de l’air par le solvant.
Cas particulier : les cristaux liquides
Un liquide, milieu isotrope, est transparent à la lumière (sauf dans le cas où les molécules constitutives du liquide absorbent celle-ci). En 1888, le botaniste Friedrich REINITZER
constate que le benzoate de cholestéryle passe à la température de 145,5 °C de l’état solide
à un état opaque mais liquide ; il se transforme à 178,5 °C en une phase liquide et transparente. Après avoir vérifié la pureté de son échantillon, il postule que le passage de l’état
solide à l’état liquide procède ici en deux étapes, mettant en évidence la formation d’une
nouvelle phase aux propriétés intermédiaires entre l’état liquide et l’état solide, appelée cristal liquide. L’arrangement spatial des molécules n’est ni celui du solide tridimensionnel, ni
celui du liquide : les cristaux liquides sont des substances qui coulent à la manière de liquides visqueux, mais dont les molécules présentent une disposition ordonnée. Ce sont des
exemples de mésophases, états de la matière intermédiaires entre le liquide et le solide. Un
exemple typique de cristal liquide est le para-azoxyanisole (voir figure 1.4), dont la structure
en bâtonnet permet un agencement parallèle.
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FIGURE 1.4 – Formule du para-azoxyanisole
Trois classes de cristaux liquides diffèrent par la disposition de leurs molécules constitutives.
• Phase nématique : il existe une direction de l’espace privilégiée et les molécules sont
orientées préférentiellement selon cette direction. Il n’existe pas d’ordre de position mais
un ordre d’orientation.
• Phase smectique : l’arrangement spatial s’organise par plans. Dans un plan, les molécules
occupent des positions fixes (dans un plan, l’ordre est du type de celui observé dans les
solides). Les plans sont indépendants les uns des autres.
• Phase cholestérique : les molécules forment des couches ordonnées, mais les molécules
des couches voisines forment des angles différents et la disposition des molécules est hélicoïdale.
La figure 1.5 illustre des différents types de cristaux liquides, en représentant les molécules
de façon simplifiée sous forme de bâtonnets.
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