Claudio Macedo
17/05/2016

Lamelas na pata de uma lagartixa. [1]
Lamelas na pata de uma lagartixa. [1]
A interação de van der Waals ocorre entre átomos e moléculas não polares. Ela decorre de flutuações temporárias da carga eletrônica, que formam dipolos transitórios em duas moléculas (ou átomos) muito próximas. As moléculas, então, experimentam entre si uma interação que é conhecida como força de van der Waals. Essa interação ocorre durante curto tempo, mas ressurge continuamente.

As forças de van der Waals individuais são as forças de ligação mais fracas que existem na natureza, mas o efeito coletivo delas é de grande relevância macroscópica. Elas atuam em todos os processos relacionados com coesão, adesão, fricção ou condensação e são, por exemplo, essenciais para a habilidade de escalada da lagartixa [2].

O estudo dessas forças surgiu no século 19, no âmbito dos primeiros modelos microscópicos de materiais. Desde então, essas interações que são inerentemente quânticas, têm sido aplicadas na maioria dos estudos teóricos de sistemas, numa abordagem semiclássica.

O avanço recente de métodos computacionais, que vêm sendo aplicados a sistemas cada vez mais complexos, tornaram essencial incluir informações quânticas precisas de contribuições de van der Waals e, assim, ganhar uma compreensão mais profunda das suas consequências físicas.

Nesse contexto, pesquisadores de cinco países desenvolveram com sucesso um procedimento pioneiro de determinação experimental das forças de van der Waals entre átomos individuais. Para fazer isso, eles fixaram átomos de gás nobre numa rede molecular e determinaram as interações com um único átomo de xenônio que tinham posicionado na ponta de um microscópio de força atômica [3].

As medidas obtidas mostraram que as forças de van der Waals variam de acordo com a distância entre os dois átomos, seguindo a forma semiclássica bem conhecida, mas, em alguns casos, as forças mostram ser bem maiores do que os valores calculados através dos modelos semiclássicos. Uma possível explicação para as divergências encontradas é que, mesmo nos gases nobres, possa ocorrer alguma transferência de carga e, portanto, ligações covalentes fracas sejam ocasionalmente formadas.

Vamos aguardar novas experiências, incluindo outros pares de átomos e moléculas, para podermos ter um esclarecimento dos mecanismos quânticos efetivamente envolvidos nas interações de van der Waals.

[1] Crédito da imagem: Matt Reinbold (Flickr) / Creative Commons (CC BY-SA 2.0). URL: https://www.flickr.com/photos/furryscalyman/3830578747/.

[2] JT Silva. Química para subir (e andar) pelas paredes. Ciência Hoje das crianças. URL: http://chc.cienciahoje.uol.com.br/quimica-para-subir-e-andar-pelas-paredes/. Acesso em 16 de maio (2016).

[3] S Kawai et al. Van der Waals interactions and the limits of isolated atom models at interfaces. Nature Communications 7, 11559 (2016).

Como citar este artigo: Claudio Macedo. A primeira medida da força de van der Waals. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/05/a-primeira-medida-da-forca-de-van-der-waals/. Publicado em 17 de maio (2016).

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