Entender como uma substância interage com outra é considerar como suas moléculas interagem entre si e entre as outras. Percebe-se que o cabelo, por si só, já
possui uma gama de interações e estas não são exclusivas apenas desse sistema, mas estão presentes em qualquer área do cotidiano. É curioso pensar que nem sempre se acreditou que existissem moléculas, pois até cerca de metade do século XIX, esta crença havia declinado por efeito dos estudos que indicavam que a matéria seria contínua e não dividida em moléculas. Este cenário começou a se modificar quando o holandês Johannes Diderik van der Waals publicou sua tese sobre o estado de líquidos e gases, na qual expôs sua famosa equação de estado (NOBEL, 1967).
Esta nova equação incrementou aquela dos gases ideais, a qual não levava em consideração o volume ocupado pelas moléculas da substância em questão nem as interações atrativas existentes entre elas. Apesar disso, a origem das interações intermoleculares ainda era incerta e apenas com o advento da mecânica quântica, na década de 1920, e a elucidação da estrutura atômica e molecular é que se pode avançar no sentido de descobrir o que pode justificar tais interações.
Basicamente, todas as interações intermoleculares atuam através de forças eletrostáticas entre as espécies envolvidas. Contudo, como forma de facilitar a identificação de uma força predominante, convencionou-se separá-las nas conhecidas denominações: ligações covalentes, ligações hidrogênio, ligações metálicas, forças de van der Waals, dentre outras.
Em se tratando das forças de van der Waals é usual associá-las com moléculas apolares ou então fazê-la de sinônimo de forças de dispersões. Contudo, este tipo de interação está presente em todas as moléculas e se faz necessário destacar seus três componentes principais, os quais somados compõem a energia total conhecida como forças de van der Waals: forças de indução, forças de orientação e forças de dispersão (ISRAELACHVILI, 2011).
Nesses três tipos de contribuição há duas propriedades que são muito importantes para se compreender como átomos e moléculas interagem, a polarizabilidade e o momento de dipolo. A polarizabilidade é a indução de um momento de dipolo em moléculas através de um campo elétrico emanado por outras moléculas no seu entorno. Devido ao fato de todas as moléculas e átomos interagirem através de interações eletrostáticas, todos são passíveis de serem polarizados.
Também se encaixam neste caso as moléculas apolares, ou seja, aquelas que não possuem um dipolo permanente. O dipolo permanente é criado quando duas cargas opostas se encontram à uma certa distância, podendo acontecer entre íons de cargas opostas ou em ligações covalentes cujos átomos possuam significativa
diferença de eletronegatividade. Para se manterem unidas, as moléculas apolares contam com a polarização, que cria dipolos momentâneos, permitindo que uma atraia a outra.
Baseados nisso, podemos compreender melhor como atuam as forças de van der Waals. Ao avaliarmos uma substância cujas moléculas possuam dipolo permanente, por exemplo, as forças de orientação dessas moléculas dirão respeito ao quanto seus dipolos permanentes influenciam na orientação das outras moléculas; as forças de indução levarão em conta o quanto esses mesmos dipolos vão induzir dipolos momentâneos (especialmente quando há interação de moléculas polares e apolares) e, por último, as forças de dispersão levam em consideração a parte da molécula que interage apenas através da polarização.
Em uma substância apolar como o metano, existe apenas a contribuição das forças de dispersão, pois não existem dipolos permanentes para haver a contribuição de forças de indução ou orientação para energia total de van der Waals. Por outro lado, nas moléculas de HCl, há todos os três tipos de forças, ainda que as de dispersão sejam as menosproeminentes (ISRAELACHVILI, 2011).
Todos esses argumentos são explorados suficientemente em livros de Química, pois para moléculas pequenas o trabalho de se avaliar a influência das interações intermoleculares é mais simples. Por outro lado, quando se tratam de estruturas maiores como polímeros, proteínas ou polissacarídeos, o cenário pode ter uma mudança mais drástica devido à maior quantidade de interações e dos tipos das mesmas.
O 18-MEA, por exemplo, possui uma longa cadeia carbônica e um grupo carboxila em uma de suas extremidades. Apesar de que esta molécula possui um dipolo permanente localizado neste grupo carboxila, e da possibilidade de poder realizar ligações hidrogênio, boa parte de sua composição é de caráter apolar devido à longa cadeia carbônica. Por este motivo, as forças relacionadas ao dipolo permanente serão menos importantes que as forças de dispersão, sendo, portanto, a força de van der Waals entre as moléculas de 18-MEA predominantemente composta pelas forças associadas à polarização.
Considerando o alto teor hidrofóbico envolvido, podemos transpor tais conceitos para a realidade da interação cabelo-sujeira. Se a sujeira é composta, basicamente, por moléculas grandes devido às suas longas cadeias carbônicas e a capa que envolve o cabelo também possuir esta mesma característica, é de se pensar
que as forças de dispersão da interação entre essa mistura serão as mais proeminentes; portanto, a interação de van der Waals entre essa mistura é regida pelas forças de dispersão. Isto também ocorre para a interação dos lipídios livres com o cabelo; ao contrário do 18-MEA que se liga aos grupos –SH através de ligações covalentes, os lipídios livres interagem com o fio através dessas mesmas forças de dispersão.
O que acontece, então, com o cabelo quando entra em contato com a água?