Os opostos atraem-se. Na Física não é bem assim

ZAP // NightCafe Studio

Ao contrário das relações humanas, a física de partículas é muito rigorosa a levar o ditado “os opostos atraem-se” à letra. Agora, um novo estudo vem desafiar este entendimento, ao descobrir que objetos com cargas semelhantes se aglomeravam enquanto os opostos se repeliam, tudo por causa da recém-descoberta “força de eletrosolvatação”.

“Os opostos atrem-se e cargas semelhantes repelem-se.” Esta frase foi proferida, pela primeira vez, no século XVIII, pelo físico francês Charles-Augustin, tendo sido reformulada mais tarde por Paula Abdul.

Agora, em pleno século XXI, uma equipa de cientistas descobriu que, em alguns líquidos, acontece precisamente o oposto: partículas com carga semelhante atraem-se.

Na experiência realizada em laboratório, os investigadores colocaram micropartículas de sílica carregadas (com apenas 5 micrometros de largura) dentro de água ou álcool.

Ao analisar as cargas com um microscópio, descobriram que, dentro da água, as partículas carregadas positivamente se afastavam umas das outras, seguindo a lei de Coulomb.

Mas as partículas carregadas negativamente comportaram-se de forma totalmente diferente: agruparam-se em minúsculas estruturas hexagonais. Este peculiar efeito ocorreu quando a água ficou levemente ácida – num pH entre 5 e 6,5.

Já quando as partículas carregadas positivamente foram colocadas dentro de etanol ou isopropanol, teve o efeito oposto: as cargas positivas foram atraídas umas pelas outras e as negativas foram repelidas.

Segundo o Live Science, os cientistas recorreram a uma teoria desenvolvida que modelava a água como um meio molecular e não como um meio contínuo para explicar o fenómeno observado.

“As nossas equações são equações contínuas, pelo que não respeitam a natureza granular do continuum“, começou por afirmar o autor principal Madhavi Krishnan, professor de Física e Química da Universidade de Oxford. “Funciona perfeitamente bem na maioria das situações, exceto quando não funciona.”

Ao modelar as moléculas de água como minúsculos dipolos eletromagnéticos – com uma ligeira carga negativa no átomo de oxigénio e uma carga positiva em torno dos átomos de hidrogénio –, a equipa descobriu que uma “força de eletrosolvatação” surge da interação entre o oxigénio negativo e as partículas negativas de sílica.

Esta força reduz a energia no sistema depois de um protão “saltar” sobre as partículas de sílica para diminuir a sua carga negativa, e ocorre numa gama de pH distinta quando os protões na solução são capazes de mudar as suas posições.

No álcool, o dipolo molecular é invertido, fazendo com que a força seja sentida entre as cargas positivas.

Agora, e já depois de terem demonstrado este efeito, os investigadores pretendem usá-lo para entender melhor os condensados ​​biomoleculares, uma espécie de organela celular que pode separar as fases do conteúdo de uma célula e cujo funcionamento é vital para a compreensão das doenças.

O artigo científico com as descobertas foi publicado, a 1 de março, na Nature Nanotechnology.