Walls, Johannes Diderick van der (1837-1923)

JOHANNES DIEDERIK VAN DER WAALS

Nasceu em Leiden, nos países baixos (Holanda), em 23/11/1837 e faleceu 08/03/1923. Era o filho mais velho de 10 irmãos de Jacobus Van Der Waals e de Elisabeth Van der Bug. Como o usual para as crianças originárias das classes trabalhadoras no século XIX, ele não cursou a espécie de escola secundária que lhe daria o direto á ir para uma universidade, em vez disso ele foi estudar numa escola de educação primária avançada, na qual ele terminou os seus estudos aos quinze anos, daí ele se tornou um professor aprendiz numa escola elementar.

Entre 1856 e 1861, começou a assistir palestras sobre matemática, física e astronomia na universidade de Leiden, embora ele não fosse qualificado para ser matriculado por causa de sua deficiência em Latim e Grego, chamadas as linguagens clássicas, entretanto a universidade de Leiden, tinha uma cláusula que permitia aos alunos não matriculados, fazer até quatro cursos por ano.

Em 1863, o governo holandês iniciou uma nova escola secundária (HBS), uma escola visando á atender as crianças da classe média alta. Van der Waals nessa época, era diretor em uma escola elementar e queria tornar-se professor de matemática e física em uma escola (HBS) e desprendeu dois anos de seu tempo livre, para se preparar para os exames necessários.

Em 1865, ele foi nomeado como professor de física em uma (HBS) em Vidente; e em 1866, ele recebeu tal posição em Haia, que era o bastante perto para permitir que retornasse á seus estudos na universidade, pouco tempo antes da mudança para Vidente.

Van der Waals casou-se com a jovem de dezoito anos Anna Magdalena Smit.

Ainda faltava à Van der Waals o conhecimento em Grego e Latim, que dariam à ele o direto de prestar os exames e tornar-se aluno regular da universidade, entretanto aconteceu que a lei que regulamentava o ingresso na universidade e poderia haver a dispensa das línguas clássicas (Grego e Latim), caso quizesse o Ministro da Educação da Holanda. Van der Walls recebeu esta dispensa e passou nos exames de classificação em física e matemática, para os estudos de doutoramento.

Ele defendeu sua tese de doutoramento tendo como orientador Pieter Rijke, a tese foi sobre “A continuidade dos gases e o estado líquido"; nesta tese ele introduziu os conceitos de volume molar e atração molecular.

Em setembro de 1877, Van der Waals foi nomeado o primeiro professor de física da recém-fundada Universidade Municipal de Amsterdã. Dois colegas notáveis, foram o químico Jacobus Henricus Van’t Hoff e o biólogo Hugo de Vries. Até a sua aposentadoria aos 70 anos, Van der Waals permaneceu na universidade Municipal de Amsterdã. Seu filho Johannes Diederick Van der Waals JR, foi seu sucessor após sua aposentadoria, o qual também era um físico teórico.

Sua esposa morreu de tuberculose aos 34 anos, em 1881. Van der Waals nunca mais se casou e ficou tão abalado pela morte de sua esposa, que não publicou mais nada por quase uma década .

O principal interesse de Van der Waals era o campo da termodinâmica, ele foi influenciado pelo tratado de Rudolph Clausius, os trabalhos de Clausius levaram-no a procurar uma explicação das experiências que Thomas Andrews trouxe a público, em 1869.

Van der Waals conseguiu dar uma descrição semi-quantitativa dos fenômenos de condensação e temperaturas críticas em sua tese de 1873. A sua dissertação “A continuidade dos gases e o estado líquido”, foi uma marca em física e foi imediatamente reconhecida, só para citar um exemplo, por Clerck Maxwell que a examinou-a de forma elogiosa.

Nesta tese ele derivou a equação do estado que leva o seu nome, este trabalho de um modelo no qual uma fase gasosa e líquida de uma substância, fundem-se uma dentro da outra em uma maneira contínua e mostra que as duas fases são da mesma natureza.

Ao derivar a sua equação do estado de gases e líquidos (onde um gás se condensa ocorre uma notável contração do volume que revela a existência de forças de coesão entre as moléculas ou átomos essas força são as chamadas forças de Van der Waals), Van der Waals não só assumiu a existência de moléculas (a existência dos átomos era discutida na época), mas também que eles eram de tamanho finito e se atraiam mutuamente. Desde que ele foi um dos primeiros a afirmar a existência de uma força intermolecular rudimentar, tal força é agora algumas vezes chamada de força de Van der Waals.

Para Van der Waals, a pressão deveria ser um pouco menor do que previam as equações até então adotadas, devido às forças de atração entre as moléculas do gás, que faziam com que o choque destas com a as paredes do recipiente que as continham fossem menos intensas. A equação de Van der Waals, mostrou-se mais precisa do que as equações anteriores, por isso os cientistas aceitaram o novo modelo. As forças de Van der Waals são muito fracas e atuam somente quando as moléculas estão muito próximas umas das outras.

Uma segunda grande descoberta foi publicada em 1880, quando ele formulou a lei dos estados correspondentes. Isto mostrou que a equação de Van der Waals pode ser expressa como uma função simples da pressão crítica, volume crítico e temperatura crítica.

Esta fórmula geral é aplicável á todas as substâncias. A constante de composto específico (A e B), foram substituídas pelas quantidades universais independentes.

Essa lei serviu como guia que em última análise, levaram a liquefação do Hidrogênio por James Dwear, em 1898 e a liquefação do Hélio por Heike Kamerlingh, em 1908.

Em 1890, Van der Waals publicou um tratado sobre a teoria das soluções binárias nos arquivos Holandeses, relacionando sua equação do estado com a segunda lei da termodinâmica, na forma primeiramente proposta por Willian Gibbs, ele foi capaz de chegar à uma representação gráfica de suas formulações matemáticas na forma de uma superfície que ele chamou de PSI, Gibbs usou a letra grega para a energia livre de um sistema com diferentes fases de equilíbrio.

Uma menção deve ser feita à teoria de capilaridade de Van der Waals, que na sua forma básica surgiu pela primeira vez em 1823, em contraste a perspectiva de mecânica fornecida por Pierre Simon Laplace.

Vander Waals tomou uma abordagem intermediária,isso era controverso na época, desde que a existência das moléculas e seus permanentes movimentos não eram aceitos antes da verificação experimental de Jean Baptiste Perrim, da explicação teórica de Einstein do movimento Browniano.

As forças de Van der Waals desempenham um papel importante em campos tão diversos como: Química super molecular, Biologia estrutural, Ciência de polímeros, Nanotecnologia, Ciência de Superfície e Física de matéria condensada.

Em 2002, uma equipe multidisciplinar de quatro universidades da Califórnia composta por biólogos e engenheiros publicaram na revista "Proceedings of the National Academmy of Sciences", o resultado de anos de pesquisas que confirmam á força de Van der Waals é a responsável pela capacidade das lagartixas em escalar praticamente qualquer tipo de superfícies, através da inteiração de tais forças entre a superfície e a pata do animal.

Em 1910, com a idade de 72 anos, Van der Waals recebeu o premio Nobel de Física e muitas outras honrarias e distinções.

Recebeu o título de doutorado honorário de Cambridge.

Foi feito membro da Sociedade dos Naturalistas de Moscou e da Academia Real Irlandesa e da Sociedade filosófica Americana.

Membro correspondente do Instituto da França e da Academia Real de Berlim.

Membro associado da Academia Real da Bélgica e da Academia Lineei de Roma e membro estrangeiro da sociedade Química de Londres e da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos .

Van der Waals foi membro da sociedade Real Holandesa das Artes e Ciências da Holanda, de 1896 até 1912, ele foi o secretário dessa sociedade.

Van der Waals morreu aos 85 anos em 8 de Março de 1823.

Bibliografia:

The Historical Development of Chemical Concepts Roman Mierzecki Polish Scientific Publishers Varsóvia - 1985.

A Short History of Chemistry J. R. Partington Macmillan and Co Limited London - 1951.