Porque o molho ranch é matéria mole viscoelástica

Imagina que estás a jantar. Queres deitar um pouco de molho ranch no prato para molhares os legumes. Viras o frasco ao contrário, mas não sai nada. Parece um sólido.

Então abanás a embalagem para cima e para baixo, e cai um grande montão de molho no prato. Parece um líquido.

Só que o molho não se espalha pelo prato, como aconteceria com leite ou com outro líquido se o entornasses. Em vez disso, mantém alguma forma - um pouco como os legumes no prato. Parece um sólido.

Mas, sempre que enfias uma cenoura ou um talo de aipo (bem sólidos) naquele montão, a forma do molho deforma-se um pouco. Até consegues barrar e espalhar o molho, mas nem a forma nem a rigidez do aipo mudam com esta brincadeira. Parece um líquido.

Então afinal o molho ranch é um líquido e um sólido ao mesmo tempo? Ou não é nem uma coisa nem outra?

Sou professora de Física e Biofísica, e o meu trabalho de investigação centra-se em compreender materiais moles, “esponjosos”, que exibem simultaneamente características de líquidos e de sólidos. Os físicos chamam a estes materiais matéria mole.

No meu laboratório, estudamos o que torna materiais biológicos - como a pele e o ranho - tão maleáveis e, ao mesmo tempo, tão peculiares; e também como criar materiais inspirados na biologia com propriedades igualmente fascinantes.

Além disso, tenho um canal nas redes sociais, o Physics Mama, onde eu e os meus dois filhos fazemos e respondemos a perguntas sobre a física do dia a dia.

Os estados básicos da matéria

Para perceber o que se passa com o molho ranch, é preciso saber o que são os diferentes estados da matéria e o que distingue cada um. “Matéria” é apenas o termo científico para “coisas”: tudo o que é feito dos minúsculos blocos de construção chamados átomos e que tem massa.

Provavelmente aprendeste na escola que existem três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Pensa num cubo de gelo, numa poça de água e em vapor. Talvez também te tenham falado de um quarto estado, o plasma.

Estes estados são definidos pela forma como as moléculas extremamente pequenas, que constituem a matéria, interagem entre si. São tão diminutas que não as consegues ver a olho nu. No entanto, as suas interacções invisíveis determinam as propriedades dos materiais que consegues observar.

Num sólido, as moléculas estão ligadas umas às outras de forma a não conseguirem deslocar-se significativamente umas em relação às outras. É isso que torna os sólidos rígidos e capazes de manter uma forma fixa.

Num líquido, pelo contrário, as moléculas não estão presas entre si. Conseguem mover-se, deslizar umas pelas outras e misturar-se. Essa liberdade é o que faz com que um líquido adopte a forma do recipiente onde está.

Num gás, as moléculas movem-se de forma praticamente livre, sem colidirem muito entre si. Tal como um líquido, um gás toma a forma de qualquer recipiente e não tem forma fixa. Mas, ao contrário de líquidos e sólidos, os gases também podem alterar o seu tamanho - o seu volume.

O plasma assemelha-se a um gás, mas contém muito mais energia. Essa energia faz com que as partes electricamente carregadas das moléculas - os protões e os electrões - se separem. O Sol e as estrelas são exemplos de plasma, tal como o material que faz brilhar os letreiros de néon.

Elasticidade e viscosidade

Embora os sólidos preservem a forma, não são totalmente rígidos. As ligações entre moléculas comportam-se como pequenas molas, o que dá aos sólidos elasticidade.

Se empurrares um sólido, ele deforma-se - mas, quando deixas de aplicar força, tende a regressar ao estado inicial, um pouco como um colchão quando saltas na cama. Isto ocorre ao nível molecular, por isso não consegues ver o processo em acção.

E, mesmo que os líquidos mudem de forma com facilidade, eles resistem a essa mudança por causa do atrito entre moléculas, quando tentam deslizar umas sobre as outras. A esse atrito dá-se o nome de viscosidade.

Líquidos como o mel ou o xarope são muito mais viscosos do que líquidos como o leite ou a água, o que os torna mais difíceis de mexer. Imagina tentar nadar numa piscina cheia de mel - saboroso, mas complicado.

Um quinto estado

Na verdade, o molho ranch encaixa num quinto estado da matéria, chamado matéria mole. A matéria mole pode reunir propriedades típicas de líquidos e de sólidos, e por isso os cientistas dos materiais dizem que é viscoelástica - uma combinação de comportamento viscoso e elástico.

Outros exemplos comuns de matéria mole incluem iogurte, massa de bolachas, champô, pasta de dentes, silly putty, ranho, slime e cobertura de bolo.

Estas substâncias não são exactamente sólidas nem exactamente líquidas - são um pouco de ambas. Consegues despejar champô de um frasco, mas, se colocares um pouco entre os dedos e os afastares, ele estica-se entre eles.

A massa de bolachas consegue manter a própria forma, mas, se a pressionares, deforma-se e não volta ao que era.

Muitos materiais viscoelásticos apresentam afinamento por cisalhamento, o que significa que a viscosidade diminui quanto mais os agitas.

É por isso que abanar um frasco de molho ranch (ou de ketchup) ajuda a fazê-lo sair: antes de agitar, o material comporta-se demasiado “como sólido” para escorrer. Pelo mesmo motivo, um iogurte que parece bastante firme e capaz de se manter no lugar pode tornar-se mais “líquido” quando o mexes rapidamente.

Materiais maleáveis também podem mostrar espessamento por cisalhamento - ficam mais rígidos quanto mais tentas deformá-los. É assim que funciona o Oobleck, uma mistura simples de amido de milho e água. Podes vertê-lo devagar e mergulhar a mão nele, como em qualquer líquido, mas se o apertares ou o agitares, ele solidifica.

Um tipo diferente de molécula

A razão pela qual estes materiais maleáveis exibem características de líquido e de sólido é que são feitos de polímeros: moléculas longas, em forma de cadeia. Essas cadeias compridas emaranham-se, como um prato de esparguete, ficando parcialmente “ligadas” - como num sólido - e, ao mesmo tempo, com alguma liberdade para se deslizarem e passarem umas pelas outras - como num líquido.

A maioria dos molhos ranch vendidos em loja contém goma xantana, um polímero natural usado para engrossar e estabilizar muitos alimentos.

Da próxima vez que tentares deitar molho ranch do frasco, imagina os polímeros de goma xantana todos enrolados e presos uns nos outros - e o molho a comportar-se como um sólido.

Quando abanás o frasco, estás a desfazer parte desse emaranhado, permitindo que as cadeias deslizem e fluam entre si; assim, o molho escorre com mais facilidade para fora do frasco e cai no prato.

Rae Robertson-Anderson, Professora de Física e Biofísica, University of San Diego

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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