Lições de química e física para subir e andar pelas paredes – Raízes & Folhas
Lições de química e física para subir e andar pelas paredes
Existem cerca de 1.500 espécies conhecidas de lagartixas que vivem em regiões de clima quente em todo o mundo. As lagartixas são geconídeos, que é a família de répteis escamados onde se incluem os lagartos. Algumas destas espécies vivem em nossas residências, onde elas se alimentam de moscas, mosquitos, aranhas e outros pequenos insetos.
Você certamente já observou estes pequenos répteis andando à noite pelas paredes, ou parados no teto, à procura de comida, e deve ter se perguntado: como será que eles não caem? Pois saiba que esta questão tem intrigado muitas pessoas ao longo do tempo.
O filósofo grego Aristóteles, que viveu no século IV A.C, já tinha escrito sobre a habilidade das lagartixas em subir e descer de árvores, inclusive de cabeça para baixo.
Por muito tempo acreditou-se que essa incrível habilidade estivesse ligada à existência de microventosas na pata da lagartixa. Essa hipótese foi descartada porque perceberam que elas também eram capazes da mesma proeza em superfícies muito lisas e molhadas, onde, supostamente, as microventosas não teriam aderência.
A capacidade adesiva das patas das lagartixas tem sido estudada por muitos pesquisadores pelas suas características extraordinárias. Por um lado, a aderência das patas é muito forte, capaz de segurar o animal em posições inimagináveis. Por outro, esse efeito adesivo é formado e desfeito muito facilmente para que a lagartixa possa andar rápido. Isso sem falar que elas grudam em quase qualquer tipo de superfície, inclusive em superfícies molhadas e muito lisas como o vidro.
Uma lagartixa pode subir uma parede completamente vertical numa velocidade equivalente a 20 comprimentos do corpo por segundo. O segredo da fantástica capacidade de adesão das patas das lagartixas está baseado em sua estrutura e nas substâncias que as recobrem, aproveitando de um conceito da física chamado de Van der Waals: um tipo de força intermolecular fraca.
Elas são capazes de formar um tipo de ligação com as superfícies usando a ligação de Van der Waals ou ligação hidrofóbica, uma forma de atração que ocorre entre moléculas que se encontram muito próximas umas das outras. Como ocorrem milhões de ligações desse tipo no ponto de contato entre a pata e a superfície, o resultado é um conjunto de ligações com força suficiente para suportar o peso do animal e ainda mais.
Uma das forças de Van der Waals é a dipolo induzido, que é responsável pela interação entre as patas das lagartixas e a superfície em que ela anda.
As moléculas presentes nas patas das lagartixas são apolares quando estão isoladas. Mas quando se aproximam, pode ocorrer uma deformação de suas nuvens eletrônicas, devido a atrações ou repulsões eletrônicas entre seus elétrons e núcleos. Isso pode gerar polos positivos e negativos temporários. As moléculas então passam a ter dipolos. Quando se forma um dipolo em uma molécula, induz a formação do dipolo em outra molécula vizinha e, por isso, elas se atraem, mantendo-se grudadas ou unidas.
Essa força é bem fraca, por isso nós não conseguimos andar pelas paredes, pois a força da gravidade é maior. Já nas lagartixas isso é possível porque elas possuem milhões de filamentos (cerdas) nas patas. Esses filamentos se subdividem em milhares de estruturas com espessura de um décimo do diâmetro de um cabelo e são chamados de espátulas.
O tamanho da lagartixa também ajuda, pois a gravidade não consegue derrubá-la. As aranhas, moscas, mosquitos e formigas também conseguem andar nas paredes pela mesma propriedade.
Os cientistas têm aprendido muitas coisas com as lagartixas. A superfície da pata da lagartixa é dividida em muitas seções, chamadas de lamelas, cada uma delas recoberta por um arranjo uniforme de cerdas como em uma escova de dentes. Essas cerdas são formadas por uma proteína chamada beta queratina, semelhante à que forma nossos cabelos. Cada cerda se ramifica em até mil filamentos de diâmetro nano como espátulas, que têm a ponta triangular. Esta organização aumenta os pontos de contato entre a pata e a superfície e ajuda no processo de adesão. Esta propriedade só foi descoberta com o advento da nanotecnologia.
O segredo completo da adesão das patas das lagartixas só foi descoberto em 2011, quando cientistas japoneses estudaram, com a ajuda de aparelhos muito sensíveis, a diminuta quantidade de resíduos deixados nas pegadas destes animais. O principal componente do rastro deixado pelas lagartixas foi um fosfolipídio chamado fosfatidilcolina (um tipo de gordura). Esta substância ajudaria também na capacidade de adesão.
Os pesquisadores querem compreender ainda mais a forma como as lagartixas controlam a capacidade adesiva de suas patas, para usar na fabricação de equipamentos capazes de fazer escaladas suportando grande peso que permitirão ao homem no futuro, por exemplo, escalar montanhas sem a ajuda de cordas ou grampos.