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22 Noviembre

Las fuerzas de van der Waals

Por Quique Royuela

El 23 de noviembre de 1837 nace en Leyden (Países Bajos) Johannes Diderik van der Waals, galardonado con el Premio Nobel de Física en 1910 por su contribución en la ecuación del estado de gases y líquidos.

La carrera académica y científica de van der Waals resultó un tanto insólita. El hecho de que tuviese que trabajar a una edad muy temprana, pues provenía de una familia muy humilde —su padre era carpintero—, no le permitió acudir a clase y obtener estudios secundarios, necesarios para acudir a la universidad. De este modo, tras cursar una especie de educación primaria avanzada pudo convertirse en maestro de escuela en un colegio de educación primaria.

Durante su etapa como maestro recibe clases de matemáticas, física y astronomía en la universidad, pero no puede matricularse como un estudiante convencional al carecer de los estudios de lenguas clásicas. No obstante, se crea un nuevo tipo de escuela de secundaria a la que van der Waals dedica dos años de su vida para convertirse en profesor de secundaria de matemáticas y física, trasladándose a La Haya para dar clases, lugar donde se convertiría en el director de las escuelas secundarias de Deventer.

Pero sigue sin tener los dichosos conocimientos de las lenguas clásicas que le abran las puertas de la universidad. Sin embargo, un cambio en la legislación de los estudios en ciencias le sirve para poder presentarse y aprobar los exámenes universitarios necesarios para acceder a los estudios de doctorado, donde ya —por fin— empieza a sus estudios sobre la continuidad del estado de los gases y los líquidos, en cuya tesis doctoral (defendida en 1873) introduce los conceptos de volumen y atracción molecular al formular por primera vez una ecuación del estado que incluía tanto el estado gaseoso como el líquido, tratando de demostrar que ambos tienen la misma naturaleza.

Este atrevimiento le vale el respeto del mismísimo James Clerk Maxwell (físico escocés que desarrolló la teoría electromagnética clásica) que dice, literalmente, en la revista Nature «que no cabe duda de que el nombre de van der Waals pronto estará entre los primeros en la ciencia molecular».

Si la BBC o la MSN os parecen increíbles, los tres fenómenos que formaron la VVV (Van der Waals, Van’t Hoff y Hugo de Vries) serán irrepetibles, pues entre los tres hicieron de la Universidad de Ámsterdam una de las mejores de la Europa de aquella época.

Todos recordamos a van der Waals por las clásicas fuerzas que llevan su nombre, pero ¿de dónde procede el interés del científico por este asunto? Fueron los estudios de Rudolf Clausius, físico y matemático alemán, en termodinámica los que despertaron el interés de van der Waals por el calor como un fenómeno del movimiento y la existencia de las temperaturas críticas de los gases descritas por Thomas Andrews en sus archiconocidos experimentos con bióxido de carbono. A partir de estas observaciones, van der Waals tuvo el ingenio suficiente para apreciar la necesidad de tener en cuenta los volúmenes de las moléculas así como las fuerzas intermoleculares (estas son las famosas fuerzas de van der Waals) al establecer la relación entre la presión, el volumen y la temperatura de los gases y líquidos. 

Sello dedicado a van der Waals - Principia
Sello dedicado a van der Waals

Pese a que quizá fuera del ámbito académico sea menos conocido, el caso es que van der Waals contribuyó con otro notable descubrimiento científico al enunciar la Ley de estados correspondientes, trabajo que sirvió de base para que finalmente James Dewar y Heike Kamerlingh Onnes pudieran obtener la licuefacción de hidrógeno y helio, respectivamente. Contribuyendo, así mismo, a la obtención del Premio Nobel de Física en 1913 por parte Kamerlingh por su trabajo sobre la superconductividad.

Van der Waals (derecha) y Heike Kamerlingh Onnes (izquierda) - Principia
Van der Waals (derecha) y Heike Kamerlingh Onnes (izquierda)

Y si en casa de Los Simpsons se obedecen las leyes de la Termodinámica, quizás se deba en una pequeña parte a van der Waals, ya que consiguió relacionar su ecuación con la Segunda Ley de la Termodinámica en su tratado Teoría de Soluciones Binarias, otro de sus grandes logros. 

Van der Waals hizo valiosas contribuciones a la ciencia, recibió merecidos honores y distinciones, incluido el Premio Nobel, pero sin ninguna duda lo que nos enseñó Johannes Diderik van der Waals es que no hay que tener miedo a enfrentarse a los problemas, a entenderlos como retos, como los que tuvo que asumir cuando, sin tener los estudios necesarios, quiso acceder a la universidad para desarrollar la notable carrera científica que finalmente tuvo.