Todos los materiales son pegajosos

Por Gustavo R. Plaza (Universidad Politécnica de Madrid)

Unas décadas antes de que llegara el agitado siglo XX, el físico holandés van der Waals se dio cuenta de que las moléculas de los gases y líquidos son pegajosas. Se atraen unas a otras. Esta atracción es en realidad electrostática y se produce a pesar de que las moléculas no estén cargadas eléctricamente, es decir, de que tengan un número igual de electrones y de protones. Ocurre por la distribución no homogénea de la carga, esto es, por ser distintos los centros de masa de los electrones y de los protones (éstos últimos en el núcleo de los átomos). La distribución no homogénea de la carga fluctúa a lo largo del tiempo por agitación térmica. El resultado es la fuerza atractiva que se conoce como fuerza de van der Waals.

Las fuerzas de van der Waals permiten que todos los materiales se atraigan, si bien son fuerzas de corto alcance. Sólo son importantes si las distancias son suficientemente pequeñas. Estas fuerzas son uno de los mecanismos de adhesión de los pegamentos, a los cuales pueden contribuir también la formación de enlaces covalentes y la unión mecánica al rellenar poros.

Cuando acercamos la palma de nuestra mano a una pared, las rugosidades impiden que haya una superficie de contacto, a distancia atómica, suficientemente grande. Por ello, no sentimos una gran fuerza debida a las fuerzas de van der Waals. Sin embargo, encontramos en el mundo animal el célebre ejemplo de las salamanquesas (o guecos), que han conseguido aprovechar con éxito las fuerzas de van der Waals para adherirse a cuelquier tipo de superficie. Para ello, la cara inferior de sus dedos está cubierta de pelillos de pequeñísimo tamaño, suficientemente flexibles como para que muchos de ellos estén en contacto con el material de apoyo, de modo que una gran superficie de contacto a distancias atómicas garantiza que la fuerza total de van der Waals sea tan grande como para soportar el peso del animal. Si se tiene la suerte de encontrar uno de estos animales (posible incluso en las zonas verdes de una ciudad como Madrid) se puede aprovechar para observar estas sorprendentes características, además de disfrutar de su belleza.

Los guantes que utiliza Tom Cruise cuando trepa por la fachada del edificio más alto del planeta en «Misión imposible IV», estrenada hace unas semanas, se inspiran en esta idea, y pretenden ser unos «guantes de gueco» («gecko gloves»). En realidad, aún se sigue trabajando en el desarrollo de tales guantes.

Para saber más sobre interacciones moleculares (ampliando esta descripción simplista), una posible referencia es «Química física», Atkins, de Paula. Ed. Panamericana. Una rápida introducción en inglés puede entontrarse en este enlace. Además, este artículo en Nanotoday describe las ideas de base para los «guantes de gueco».

Notas. En algunos casos no hay atracción sino repulsión entre dos materiales, en particular cuando ambos tienen carga eléctrica de igual signo o cuando se enfrentan dos materiales imanados en sentidos opuestos, es decir cuando se enfrentan los polos iguales de dos imanes. También estas interacciones son electromagnéticas.