¡Descarga Introducción a los Enlaces Químicos en Materiales: Aplicaciones en Odontología y más Apuntes en PDF de Biomateriales solo en Docsity!
Universidad José Antonio Páez Facultad ciencias de la salud Escuela de odontología
Investigación: Tarea 2
Asignatura: Biomateriales odontológicos Nombre del docente: Marie Soto Integrantes: Albany López C.I. 27.290.920 Sección: 102O María Galvis C.I. 29.774.426 Sección:102O Daniela Flores C.I. 30.229.017 Sección:102OC Imisia Alkhatib C.I. 84.598.038 Sección: 102OC Elena Rojas C.I. 27.994.115 Sección:102OC San Diego,08 de abril de 2020
Introducción Para comprender la ciencia de los materiales dentales debemos comenzar con un conocimiento básico de su estructura atómica o molecular y su comportamiento durante su manipulación y aplicación intraoral. El comportamiento de los materiales dentales como cerámicos, polimérico o metálico se basa en su estructura atómica. Las reacciones físicas y químicas colectivas de los átomos determinan las propiedades del material. Por lo tanto, es necesario realizar una breve revisión de la materia para establecer las bases de nuestro conocimiento sobre los materiales dentales. A continuación, hablaremos sobre la estructura de la materia, para saber el ¿Por qué? de los materiales presenta esa estructura, es decir, estado sólido, estado líquido, gaseoso, lo que son los materiales metálicos, cerámicos y orgánicos. Por otro lado, en esta catedra vamos a aplicar en algunos materiales estos elementos, por lo menos cuando hablamos de las unidades química de los materiales, tenemos uniones químicas primarias y secundarias, tenemos que saber qué es un enlace covalente, un enlace iónico y un enlace metálico como una cultura, para que cuando nosotros mezclemos los materiales, entendamos qué función presenta.
Los enlaces covalentes se dan en muchos compuestos orgánicos, como las resinas dentales, en la que lo compuesto forman la columna vertebral de las cadenas de hidrocarburos. El átomo de carbono tiene cuatro electrones de valencia que forma una configuración híbrida sp^3 y puede estabilizarse al combinarse con hidrógeno. una característica clásica de los enlaces covalentes es su orientación direccional.
6. Metálicos El enlace metálico es el tercer tipo de interacción atómica primaria, que resulta del aumento en la extensión espacial de las funciones de onda valencia-electrón cuando se acerca un agregado de átomos metálicos. Este tipo de enlace puede comprenderse mejor al estudiar un cristal metálico como el oro puro. Este tipo de cristal está compuesto únicamente de átomos de oro. Al igual que los otros metales, los átomos de oro pueden donar fácilmente los electrones de su capa externa y formar una nube de electrones libres. La contribución de los electrones libres a esta nube da lugar a la formación de iones positivos que pueden ser neutralizados al adquirir nuevos electrones de valencia de los átomos adyacentes. Debido a su capacidad para donar y recuperar electrones, los átomos de un cristal metálicos se asemejan a un racimo de iones metálicos positivos rodeado de una nube de electrones. Está estructura es responsable de la excelente conductividad eléctrica y térmica de los metales, así como de su capacidad de deformarse plásticamente. Las conductividades eléctrica y térmica de los metales están controladas por la facilidad con que los electrones libres se mueven a través del cristal, mientras que su capacidad de deformación se asocia con el movimiento de átomo a lo largo de los planos el cristal. Durante la deformación, los electrones se reagrupan fácilmente para mantener la naturaleza cohesiva del metal. 7. Estructuras cristalinas Es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación. El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades anisótropas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material. El grupo más pequeño de partículas en el material que constituye el patrón repetitivo es la celda unitaria de la estructura. La celda unitaria define completamente la simetría y la estructura de toda la red cristalina, que se constituye mediante la traducción repetitiva de la celda unitaria a lo largo de sus ejes principales. Se dice que los patrones de repetición están situados en los puntos de la red de Bravais. Las longitudes de los ejes principales o bordes de la celda unitaria y los ángulos entre ellos son las constantes de la red, también llamadas parámetros de la red.
8. Estructuras amorfas Consiste en partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se encuentra en los cristales. Ejemplos de sólidos amorfos son el vidrio y muchos plásticos. Los sólidos amorfos difieren de los cristalinos por la manera en que se funden. Si controlamos la temperatura de un sólido cristalino cuando se funde, encontraremos que permanece constante. Los sólidos amorfos no tienen temperatura de fusión bien definida; se suavizan y funden en un rango de temperatura y no tienen “punto de fusión” característico. Los sólidos amorfos, al igual que los líquidos y gases, son isotrópicos, es decir sus propiedades son iguales en todas las direcciones. Esto se debe a la falta de regularidad en el ordenamiento de las partículas en los sólidos amorfos, lo cual determina que todas las direcciones sean equivalentes. La característica más notoria de estos materiales es la ausencia de orden de largo alcance. Esto significa que, al contrario de lo que ocurre en un cristal, el conocimiento de las posiciones atómicas de una región no nos permite predecir cuáles serán las posiciones atómicas en otra región más o menos distante. A corto alcance sólo en el caso de los gases se puede realmente hablar de aleatoriedad, ya que tanto en los líquidos como en los gases se observan valores de densidad que sólo son compatibles con empaquetamientos más o menos compactos de átomos. Ahora bien, la obtención de estos empaquetamientos impone ciertas restricciones, esto es lo que nos permite hablar de orden de corto alcance. Uniones químicas de los materiales enlaces interatómicos segundarios: Los secundarios no comparten electrones en su lugar las variaciones en las cargas entre las moléculas o grupos de átomos provocado fuerzas polares que atraen a las moléculas, en principio es difícil comprender cómo puede adherirse al parabrisas de un coche la gota de agua que al congelarse se convierten en cristales de hielo ya que no hay enlaces primarios entre el agua y el cristal ,sin embargo los enlaces de hidrógeno y los enlaces secundario los tipos de enlaces que se dan entre el agua y el cristal, nos permiten explicar este fenómeno de adhesión. 9. Fuerzas de Van Der Waals Fuerza de atracción física débil que fomenta la adhesión entre las moléculas de los líquidos o cristales moleculares Este tipo de fuerzas se manifiestan en tres casos particulares: Fuerzas de atracción de Keesom. Se dan entre moléculas permanentemente polarizadas. Fuerzas de atracción de Debye. Tienen lugar entre una molécula polar y otra que presente una polaridad inducida. Fuerzas de dispersión de London. Se dan de manera instantánea entre dos dipolos moleculares inducidos. A la totalidad de estas fuerzas intermoleculares se las conoce como Fuerzas de Van der Waals, nombre que hace homenaje al físico holandés Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) quien fuera el primero en proponer sus efectos en las ecuaciones de estado de un gas (conocida como Ecuación de Van der Waals) en 1873. Por este hallazgo se le concedió el Premio Nobel de Física en 1910.
Es importante conocer que cualquier puente de hidrógeno se puede subdividir en lo que se ha dado en llamar puente de hidrógeno simétrico. Este es un término con el que se hace referencia a un enlace que es mucho más fuerte, que se puede dar en el hielo que está sometido a altas presiones y que se caracteriza porque el átomo de hidrógeno está a una distancia equidistante del átomo al que se encuentra unido de manera covalente. Muchas de las particularidades de los puentes de hidrógeno se deben a la poca fuerza de atracción que tienen en comparación a los enlaces covalentes. Debido a esta característica, las sustancias experimentan cambios en sus propiedades. El punto de fusión de una sustancia, por citar un caso, puede estar relacionado a esta particular atracción del puente de hidrógeno. Hay que tener en cuenta, por lo tanto, que los puentes de hidrógeno cuentan con diferentes valores en lo referente a la energía de sus enlaces, que suele expresarse en kJ/mol
11. Energía térmica La energía térmica (también energía calórica o energía calorífica) es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomos tengan una determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor, energía térmica o energía calorífica. En cierto modo, la energía calorífica es la energía interna de un cuerpo. La energía interna de un sistema termodinámico se puede cambiar de dos maneras: realizando un trabajo en el sistema y mediante el intercambio de calor con el medio ambiente. La energía que el cuerpo recibe o pierde en el proceso de intercambio de calor con el medio ambiente se denomina cantidad de calor o simplemente calor. Transmisión de la energía térmica La energía térmica puede transmitirse de un cuerpo a otro siguiendo las leyes de la termodinámica de tres modos distintos: Transmisión de calor por radiación. Transmisión de energía térmica por conducción. Transmisión de energía calorífica por convección. La energía térmica por radiación se transmite a través de ondas electromagnéticas. Es el modo con el que nos llega la energía térmica proveniente del Sol. El principal ejemplo de este caso lo encontramos en las instalaciones de energía solar térmica, que aprovechan la radiación solar para calentar agua. El agua caliente que se obtiene de estas instalaciones solares habitualmente se utiliza para calefacción y para usarla como agua caliente sanitaria. La transmisión de la energía térmica por conducción se experimenta cuando un cuerpo caliente está en contacto físico con otro cuerpo más frío. La energía se transmite siempre del cuerpo caliente al cuerpo frío. Si ambos cuerpos están a la misma temperatura no hay transferencia
energética. Cuando tocamos un trozo de hielo con la mano parte de la energía térmica de nuestra mano se transfiere al hielo, por eso tenemos sensación de frío.
12. Difusión Distribución o aspecto que toma la luz después de reflejada sobre una superficie no bien pulimentada o lisa. Efecto Tyndall: fenómeno de difusión de la luz que atraviesa un medio trasparente que contiene algo con que el haz luminoso incide (partículas dispersas, pequeñas burbujas). La luz choca con dichas formaciones y se desvía en todas direcciones dando la sensación de que el medio trasparente está “visualmente lleno”. 13. Adhesión El fenómeno de la adhesión se aplica a muchas situaciones en la odontología, por ejemplo las fugas adyacentes a los materiales dentales de restauración son el resultado de una adhesión insuficiente o incompleta, probablemente la retención de la dentadura postiza depende en cierto modo de la adhesión entre la prótesis y la saliva, y entre estás, y el tejido blando, en realidad la unión de la placa o el cálculo a la estructura dental se puede explicar como mecanismo de adición, por tanto, es esencial que el dentista entiende los principios fundamental asociada con este fenómeno. Cuando dos sustancias se ponen en contacto las moléculas de una se adquieren o son atraídas por las moléculas de la otra esta fuerza se denomina adhesión cuando se atraen en diferentes moléculas y cohesión cuando se atraen moléculas del mismo tipo el material o película empleado por la adhesión se denomina adhesivo y el material a que se aplica es el adherente la adhesión, simplemente es un proceso de una superficie se caracteriza normalmente por la especificación del tipo de atracción intermolecular que puede existir entre el adhesivo y el adherente. Tipos de materiales: Metálicos. Cerámicos. Orgánicos. Combinados. 14. Materiales metálicos: En la década 1920, Reiner Erolle y Charles Orange, quienes unieron sus conocimientos de medico dentista y metalurgia respectivamente, desarrollaron la aleación Vitallium, que fue el primer biomaterial metálico aleado con características mecánicas de biocompatibilidad y de resistencia a la corrosión, aceptables para aplicaciones en prótesis quirúrgicas. Materia formada por átomos metálicos (plomo, hierro, aluminio, oro, etc.) Los metales que poseen una unión metálica en el estado sólido son metales puros, mientras que las mezclas o soluciones de diferentes metales se llaman aleaciones.
Existe un tipo particular de cerámica que se caracteriza por su aspecto más delicado y se conoce como “porcelana”. Las porcelanas se obtienen a partir de tres materias primas fundamentales: Caolín Cuarzo Feldespato Una estructura cerámica tiene elevada resistencia a la compresión, pero escasa resistencia a la tracción, al corte y especialmente a la flexión. Cerámica Porcelana Ventajas: Translucidez. Fluorescencia. Estabilidad química. Coeficiente de expansión térmica cercano al diente. Biocompatibilidad. Mayor resistencia a la compresión y abrasión. Buen ajuste marginal. Desventajas: Baja resistencia al impacto. Baja resistencia tensional. Fragilidad. Porosidad. Gran contracción durante la cocción y el enfriamiento.
16. Materiales orgánicos: Materia en la cual grupos de átomos se unen primeramente entre sí para formar las moléculas y, en segunda instancia, la relación entre estas moléculas da lugar a la materia (natural o sintético)
Se subdividen.
- Orgánicos naturales. Provienen de la naturaleza animal, vegetal y mineral, su utilización es muy antigua, y se presentan entre otras como ceras de abejas, carnauba, resinas de árbol de pino.
- Orgánicos artifíciales o sintéticos. El carbono, el silicio unidos al hidrogeno, oxigeno, y otros, forman materiales de características artificiales.
- Obtenidos en los laboratorios industriales.
- Ejemplo, resinas acrílicas. El yeso como material odontológico Cerámica dental Cementos Cementos de silicato Cemento de ionomero de vidrio Componeros Hidróxido cálcico y otros materiales inorgánicos restauradores. 17. Materiales combinados: Son los que se unen dos o más materiales para lograr un producto que no se obtiene con los materiales por si solos. Cuando se desarrollan materiales para una finalidad determinada no es necesario ceñirse sólo a esos tipos de variaciones; pueden combinarse intencionalmente dos o más materiales de distinto tipo para constituir estructuras heterogéneas en un nivel que podría denominarse macroestructural. Por lo pronto, esta clasificación de la heterogeneidad de un sistema en función del tamaño de las fases solo tiene valor como simplificación y en ciertos casos no es tan claro poder decidir de qué tipo se trata. De todos modos, cuando es evidente que una fase netamente diferenciada se ha incorporado a un sistema, y aparte de las que podrían haberse formado por transformaciones dentro del sistema original, se habla de la existencia de un material combinado. La incorporación de una nueva fase a una estructura se hace por lo general con el objeto de lograr algunas propiedades de las que el material original nace. El ejemplo más característico de material combinado es el de los materiales orgánicos reforzados con el agregado de estructuras cerámicas.
Los sistemas coloides son sistemas no homogéneos en los que las partículas constituyen de uno o varios de sus componentes (fase dispersa o dispersoide) tienen tamaños comprendidos entre 10 y 2000A, mientras los restantes componentes están constituidos por partículas con tamaño inferior a unos 10A, (fase dispersante o medio de dispersión)
21. Sinéresis Es la capacidad de expulsar o perder fluido. Por el contrario, es cuando el gel pierde agua y disminuye sus dimensiones esto ocurre cuando la impresión es dejada sobre la mesa de trabajo durante largos periodos de tiempo, por ello es recomendable realizar el vaciado del modelo inmediatamente después de haber tomado la impresión. Es cuando el gel absorbe agua y aumenta sus dimensiones por sumergirlo durante mucho tiempo en agua o por dejarlo en atmósferas de 100% humedad absoluta 22. Imbibición Es la capacidad de un cuerpo de ganar fluidos, este puede cambiar su tamaño. Se define como el desplazamiento de un fluido viscoso por otro fluido inmiscible con este. Este proceso es controlado y se ve afectada por varios factores. El número de capacidad Ca y el cociente de movilidad M tiene gran importancia. Payatakes y Díaz clasificaron los procesos de imbibición de las siguientes maneras: 1- Imbibición espontánea 2- Flujo constante 3- Imbibición casi-estática 4- Invasión dinámica a flujo masivo del fluido invasor. Se refiere a si un gel se coloca en contacto con el agua, se produce una absorción. El gel gana agua y se produce una expansión. Al colocar el gel en sustancias alcalinas o agua, se dilata. ácidas, las que interfieren en el fraguado del yeso. Ambos fenómenos no son compensatorios uno respecto al otro, sino que producen una variación en la estabilidad dimensional. 23. Gel coloidal Gel coloidal es un sólido amorfo formado por agregación (reversible o irreversiblemente) de partículas coloidales, que tiene un comportamiento visco elástico. El comportamiento del sistema viene, por tanto, determinado por el enlace entre las partículas que lo componen, y que debe ser suficientemente intenso para que el sistema sea realmente sólido. Los geles coloidales entran dentro de la categoría de “materia blanda”, es decir, que sus módulos elásticos son muy bajos. Esto provoca, además, que sean inestables a largo plazo y que se colapsen bajo su propio peso 24. Emulsión
Se entiende como emulsión química o simplemente emulsión a la unión más o menos homogénea de dos líquidos inmiscibles ósea que no se mezclan totalmente uno con el otro, las emulsiones consisten en que la dispersión de un líquido o fase en el otro. La parte dispersa está compuesta de pequeños glóbulos distribuidos en el vehículo en el cual son inmiscibles pueden presentarse como semisólidos o líquidos. Forman lo que ordinariamente se conoce como coloide, si bien estos dos términos se usan de manera indistintas las emulsiones se diferencian de otros coloides porque se componen siempre de fases liquidas. Estas dos fases que componen una emulsión son siempre dos distintas: Fase continua: aquella que es predominante a la otra ósea aquella dentro de la otra. Fase dispersa: es aquella que es minoritaria frente a la otra ósea que se dispersa dentro de la otra. Debido a distintos fenómenos químicos y físicos, decimos que las emulsiones tienden siempre de color blanco al menos que sean emulsiones diluidas “tendiendo entonces al azul” o concentradas “tendiendo al amarillo”, unas y otras se distinguen a partir del gradiente de concentración de una fase en la otra. Muchas veces una emulsión se ha debido a la presencia de sustancias emulsificadoras ósea son partículas que facilitan o propician la formación de emulsiones entre sustancias a las que ordinariamente les resultaría mucho más complicado hacerlo. Del mismo modo un emulgente o emulsionante es una sustancia que estabiliza un tipo de mezclas impidiendo que sus fases se dispersen, haciendo las veces que se pueden de material aglutinante.
25. Tipo de emulsión Emulsiones directas: son aquellas que combinan una fase dispersa lipofilica esas vienen siendo las que son atraídas por las grasas, y una fase continua hidrofilica que estas vendrían siendo las que son atraídas por el agua. Un ejemplo de estas es que además de las emulsiones bituminosas, la mayonesa, la leche, algunos tipos de pintura, entre otras cosas. Emulsiones inversas: son aquellas que combinan una fase dispersa hidrofilica y una fase continua lipofilica ósea que esta son al revés que las directas, ejemplo de estas son los citarse las margarinas, fluidos hidráulicos y las mayorías de las cremas cosméticas. Emulsiones múltiples: son aquellas que presentan como fase dispersa una emulsión inversa y como fase continua un líquido acuoso, por ejemplo esta fase es utilizada básicamente en farmacias, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos.
Bibliografía Phillips "Ciencia de los Materiales Dentales” Kenneth J. Anusavice (2004) undécima edición, editorial elsevier. Fuentes electrónicas: http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/ EDAD_3eso_estados_de_la_materia/impresos/quincena3.pdf https://es.slideshare.net/AndieNnieto/alginato http://repositorio.ual.es/bitstream/handle/10835/3375/Trabajo.pdf? sequence=1&isAllowed=y https://es.slideshare.net/hugoreyes182/ceramicas-y-dentales https://es.slideshare.net/mobile/Andreepe/materiales-dentales- https://es.slideshare.net/criztiam/ceramicas-dentales Emulsión “Wikipedia”, Quimica.es. y en The Encyclopepaedia Britannica Tipos de emulsión “Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas” (España) y https:// www.ateb.es/index.php/sample-sites/shop Estructura cristalina https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_cristalina Estructura amorfa http://itsoehindustrial.blogspot.com/2010/10/estructura- amorfa.html https://concepto.de/fuerzas-de-van-der-waals/ https://definicion.de/puente-de-hidrogeno/ https://energia-nuclear.net/energia/energia-termica https://es.slideshare.net/della1234/t6-introd
