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INTRODUCCION
Existe gran variedad de materiales aplicados en la práctica de la odontología, cada uno con usos y propiedades específicas. Se hace necesario entonces el estudio de dichas propiedades, ya que son estas las que definen el comportamiento de cierto material, ya sea ante agentes químicos o físicos. Dentro de las propiedades físicas encontramos las propiedades mecánicas, que no son más que el comportamiento de los materiales ante fuerzas externas. Es importante el conocimiento de estas propiedades, ya que estos materiales que serán aplicados en las piezas dentales, han de poder resistir las fuerzas producidas durante la masticación. Todas estas propiedades estarán detalladas en el presente trabajo de investigación, donde se definirá y explicara tanto propiedades químicas como físicas.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DENTALES.
La estructura de los materiales (o sea la estructura de la materia que los compone) condiciona sus características. Estas características o cualidades se denominan propiedades y su estudio representa el análisis de cómo reacciona o se comporta el material ante diversos agentes. Según se trate de un agente físico o químico puede hablarse del estudio de las propiedades físicas o químicas. El modo de reaccionar ante el ataque de un ácido es un ejemplo de lo segundo y la forma de hacerlo ante una corriente eléctrica lo es de lo primero. La forma de comportarse ante Ia acción de fuerzas constituye otro ejemplo de las propiedades físicas. Pero para este caso la denominación que corresponde es de propiedades mecánicas. Se trata, en realidad, de un grupo particular de propiedades físicas. Propiedades mecánicas Nos permiten entender el comportamiento de un material sometido a la acción de fuerzas. Fuerza En física, la fuerza es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. Tensión Los átomos o moléculas tienden a mantener constante la ubicación relativa y la distancia entre ellos, ya que existen fuerzas de cohesión (uniones) que así lo condicionan. Por lo tanto, al producirse la deformación se generan entre ellos fuerzas que se oponen a la acción de Ia carga. Es como si existieran resortes uniéndolos que se ponen en tensión con el cambio de posición. Se dice, entonces, que como resultado de la deformación en el material se induce una tensión que se opone a las fuerzas externas. Ella no es nada más que la resultante de las fuerzas internas generadas o inducidas entre los átomos o moléculas
Limite elástico Gráfico: Tensión – deformación Limite Elástico: es la tensión máxima que se puede inducirá un objeto sin producir una deformación permanente, es ligeramente superior al límite proporcional pero todavía se obtiene un comportamiento elástico Gráfico: Limite elástico
Limite proporcional Límite proporcional o modelo de Hooke : el límite proporcional es la tensión máxima que se puede inducir a un material sin que se pierda la proporcionalidad entre tensión y deformación. Gráfico: Limite Proporcional Deformación Elástica: si se induce una tensión dentro de la primera zona (que sería inferior o igual al límite proporcional), el material experimentara una deformación. Si esa tensión se retira, es decir, se deja de aplicar la fuerza, puede observarse que la deformación también desaparece, es decir, el material se ha comportado elásticamente. Gráfico: Deformación Elástica
Resistencia a la fluencia: es la tensión que es necesaria para producir una deformación permanente y es el valor aproximado del límite proporcional. Gráfico: Resistencia a la fluencia Resistencia a la fractura: es la tensión que produce la fractura del material. En la curva tensión-deformación, cuando un material es frágil, la línea se ve levemente curva; generalmente se consideran frágiles aquellos que se deforman plásticamente solo hasta un 5%. Materiales frágiles pueden tener diferente resistencia Gráfico: Resistencia a la fractura
Elongación: es una magnitud que mide el aumento de longitud que tiene un material cuando se le somete a un esfuerzo de tracción antes de producirse su rotura. El alargamiento se expresa en cómo tanto por ciento (%) con respecto a la longitud inicial. Gráfico: Elongación Resiliencia: es la capacidad que tiene un material de almacenar energía cuando este se deforma elásticamente. En este caso la deformación se hace dentro del rango elástico y la energía puede ser devuelta al material al retirarse la fuerza. Gráfico: Resiliencia
en los que el porcentaje de alargamiento es inferior al 5% y dúctiles, aquellos que superan ese valor. Viscosidad: es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento. Fatiga: se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Visco-elasticidad: es un tipo de comportamiento, que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman. Un ejemplo de este tipo de material puede ser la amalgama y la cera. Corrimiento o Creep: al aplicar una carga o fuerza, el material se deforma plásticamente en función del tiempo y no en función de la fuerza, es decir, fluye. Esta propiedad está influenciada por la temperatura, sobre todo si es influenciada a la temperatura de fusión. El corrimiento o creep puede ser:
- Estático: aplicación de carga constante.
- Dinámico: fuerza aplicada en forma intermitente y cíclica Escurrimiento o Flow: este tipo de comportamiento se observa bajo temperatura ambiente y bajo su propio peso, es decir, es más evidente debido a la estructura de los materiales. Propiedades Físicas Las propiedades físicas de los materiales dependen de la materia con la que están formados: en algunos casos de los átomos que la componen, en otros casos de las uniones entre ellos, o de la presencia de electrones libres. En física es habitual la diferencia entre propiedades extensivas o intensivas según estén relacionadas o no con la cantidad de materia existente o no. El peso y el volumen son ejemplos de las primeras.
Densidad En el núcleo de los átomos está ubicada la masa (protones y neutrones). Por ello la cantidad de materia por unidad de volumen, es decir la densidad de un material, está vinculada con é1, aunque también lo está con la distancia entre átomos o moléculas determinada por el tipo de unión química. Esta propiedad, mensurable, cuya unidad más común es el gramo por centímetro cúbico (g/cm3), es de interés en ocasiones, ya que a su vez determina el peso que tiene una estructura en función de su volumen. Propiedades ópticas Este tipo de propiedades está relacionado con la posibilidad de un material de absorber la energía de las radiaciones electromagnéticas. Dentro de éstas adquieren particular importancia las que tienen longitud de onda entre 400 y 700 nanómetros (milésimas de micrómetro o la milmillonésima parte del metro) ya que son las que el ojo humano detecta y constituyen lo que Se conoce como luz o radiación luminosa. Por este motivo Se acostumbra hablar de propiedades ópticas (relativas a la visión). Color: El color de un objeto está dado por la longitud de onda de luz que no es capaz de absorber. Por ejemplo, si no absorbe las radiaciones de alrededor de 470 nm y sí las restantes se presentará de color azul. En realidad es importante tener presente que el concepto de color incluye tres dimensiones que lo determinan. Así, el color es el conjunto de un matiz, una determinada intensidad y un determinado valor. El matiz es lo que está determinado por la longitud de onda no absorbida. Así, por ejemplo, si a 100 ml de agua ubicada en un recipiente transparente se agrega un gramo de una sustancia soluble en ella y que sea capaz de no absorber sólo la radiación correspondiente al amarillo, se generará una solución amarilla en su matiz. Si a la misma cantidad de agua se agregan dos gramos de esa misma sustancia, la solución resultante seguirá teniendo matiz amarillo pero habrá aumentado su intensidad. Por último, si el recipiente que contiene la solución se ubica sobre un fondo blanco, el color observado diferirá del que se observa cuando está sobre un fondo negro. En el primer caso el color tendrá un valor (luminosidad) mayor que en el segundo ya que se le
El agua no absorbe la luz y es transparente ante ella pero, sin embargo, absorbe con eficacia radiaciones de mayor longitud de onda como las de fuentes generadoras de "láser" (radiación coherente obtenida por emisión estimulada) de dióxido de carbono (longitud de onda 10,6 pm). Estos conceptos se aplican en el uso odontológico de las radiaciones para eI diagnóstico, el tratamiento y e\ trabajo con materiales dentales. Cuando las radiaciones de luz que no son absorbidas pueden atravesar la materia sin más alteración que la refracción (alteración del rayo incidente) que se produce al pasar la radiación de un medio a otro de diferente densidad, el material se presentará transparente. Si al atravesarlo encuentra variaciones en la estructura que producen refracciones adicionales, la luz se modificará en el recorrido y el material se presentará translúcido o aun opaco. Estas situaciones pueden darse cuando Ia luz atraviesa una estructura multicristalina (como el esmalte dentario). Índice de refracción: es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. Propiedades Térmicas Temperatura La temperatura es un factor externo de enorme importancia, ya que afecta prácticamente a todas las características de los materiales. Las propiedades mecánicas, eléctricas o magnéticas sufren importantes cambios cuando la temperatura varía. Durante el fraguado de algunos materiales como el cemento de óxido de zinc eugenol aumenta su temperatura a 0.2. Al calentar un cuerpo, aumenta su energía cinética y su vibración provocando su expansión, es un proceso reversible ya que al enfriarlo se contrae. Al calentarse un material, los electrones se excitan térmicamente hasta llegar a niveles energéticos superiores, particularmente en los niveles superiores de energía, donde los electrones están débilmente unidos al núcleo. De inmediato estos regresan a sus niveles normales, liberando fotones. Conforme se incrementa la temperatura, la agitación térmica aumenta y también la máxima energía de los fotones emitidos. Se emite un espectro continuo de radiación, con una longitud de onda mínima y una
distribución de intensidad dependientes de la temperatura. Algunos de los fotones pueden tener longitudes de onda dentro de nuestro espectro visible, por lo que el color del material cambiará con la temperatura. A temperaturas bajas, la longitud de onda de la radiación es demasiado larga para ser vista. Calor de fusión Se refiere a la cantidad de calor que se necesita para elevar en 1 °C la temperatura de 1 gr de sustancia. Como referencia el agua, para elevar en 1 °C la temperatura de 1 gr de agua de 16° a 17° C se requiere de 1 cal. Es la cantidad de calor en calorías que hay que suministrar al sistema, a la temperatura de fusión para que se realice el cambio de estado. Conductividad Térmica Normalmente, la transferencia de calor a través de sustancias solidas se produce por medio de la conducción. La conducción de calor a través de metales tiene lugar mediante la interacción de la vibración de las redes cristalinas y por el movimiento de electrones y su interacción con los átomos. La conductividad térmica (x) es una medida termo-física de lo bien que se transmite el calor a través de un material por medio de un flujo de conducción. La medida de la conductividad térmica se realiza en condiciones estables. En tales condiciones, la temperatura en el sistema (es decir, el gradiente de temperatura) no varía con el tiempo. La tasa de flujo de calor a través de una estructura es proporcional al área (perpendicular a la dirección del flujo de calor) por la que se conduce el calor y al gradiente de temperatura a través de la estructura. Por tanto, si existe una porosidad significativa en la estructura, se reducen la zona disponible para la conducción y la tasa de flujo de calor. La conductividad térmica, o coeficiente de conductividad térmica, es la cantidad de calor en calorías por segundo que pasa a través de una muestra de 1 cm de grosor con un área transversal de 1 cm2 cuando la diferencia de temperatura entre las superficies perpendiculares al flujo de calor de la muestra es 1 °K. Según la segunda ley de la termodinámica, el calor fluye desde puntos de mayor temperatura a puntos de menor temperatura. Los materiales que tienen un alto grado de conductividad térmica se denominan conductores, mientras que los de baja conductividad térmica se denominan aislantes. La unidad o medida del Sistema Internacional (SI) de la conductividad térmica es el vatio por metro por segundo por grado Kelvin (W
La importancia de la difusividad térmica es durante la ingesta de comida y bebida, las temperaturas de la cavidad oral no son constantes. En estas condiciones inestables, la transmisión de calor a través de un material disminuye el gradiente térmico. En tales condiciones, la difusividad térmica es importante. Por tanto, si un paciente bebe agua helada, el bajo índice de calor específico de la amalgama y su alto índice de conductividad térmica sugieren que es más probable que un mayor índice de difusividad térmica favorezca que se produzca un choque térmico que cuando una estructura dental natural se expone a un líquido frio. Coeficiente de expansión térmica Es una propiedad térmica importante para el dentista y se define como el cambio en la longitud por unidad de la longitud original de un material cuando su temperatura aumenta 1 °K. Una restauración dental puede expandirse o contraerse más que el diente durante un cambio de temperatura; por tanto, puede existir una micro-filtración marginal adyacente a la restauración, o esta puede haberse despegado del diente. Las fuerzas térmicas producidas por la expansión térmica o la diferencia de contracción también son importantes para la fabricación de restauraciones de metal- cerámica. Consideremos una faceta de porcelana cocida sobre un sustrato metálico (cofia), se contraerá mucho más que el metal durante el enfriamiento y provocara tensiones tangenciales extensivas o tensiones extensibles circunferenciales en la porcelana que pueden dar lugar a la formación de grietas inmediatamente o con el paso del tiempo. A pesar de que no pueden eliminarse completamente, estas fuerzas térmicas se pueden reducir de manera considerable seleccionando materiales cuyos coeficientes de expansión o contracción sean próximos (dentro de un 4%). Propiedades Eléctricas La posibilidad de absorber o dejar de pasar energía eléctrica está relacionada con la estructura electrónica de la materia. Solo en los materiales metálicos existen electrones relativamente libres. Su comportamiento es, entonces, totalmente diferente del de los materiales orgánicos y cerámicos, estos se pueden utilizar como aislantes eléctricos, lo que no sucede con los metálicos.
Conductividad eléctrica Es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través del de partículas cargadas, bien sean electrones, los transportadores de cargas o conductores metálicos, o semimetálicos, los que transporta la carga en disolución de electrolitos. Constante Dieléctrica: También conocida bajo el nombre de permisividad relativa, cuando nos referimos a un medio de tipo continuo hace referencia a una propiedad de tipo macroscópica, de un medio que es dieléctrico, es decir que no posee conductividad eléctrica por lo cual se trata como aislante de electricidad, relacionándolo con la permisividad que tiene un medio a la electricidad. Galvanismo: Ataque acelerado que se produce en un metal menos noble cuando los metales electroquímicamente diferentes están en contacto con un líquido menos corrosivo, se produce por descargas eléctricas entre los diferentes metales en boca y esto ocasiona descargas eléctricas en el organismo entre 200 y 600 mili-voltios de energía constituyentes en una espina irritativa, lo que puede conllevar a un problema de salud. Corrosión: Proceso químico o electroquímico a través del cual un metal es atacado por agentes naturales como aire y agua, resultado en una parcial o completa disolución, deterioro o debilitamiento de cualquier sustancia sólida. Aunque los vidrios como los otros no metales son susceptibles de degradación en el ambiente, los metales por lo general son más susceptibles a los ataques por las reacciones electroquímicas. Corrosión Química: Es un tipo de reacción de corrección en la cual hay una combinación directa de elementos metálicos y no metálicos. Este tipo se ejemplifica por la
Solubilidad Es una medida de la capacidad de disolverse de una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente). Desintegración En física, la desintegración es un proceso en el cual unas partículas se transforman en otras.
CONCLUSION
Ya concluida la realización de este trabajo, se pudo profundizar los conocimientos que se poseían del tema. Se han analizado las diferentes propiedades que presentan los materiales, tanto propiedades químicas; siendo estas el comportamiento de un material ante un compuesto químico, como un ácido, como también se han analizado las propiedades físicas; siendo estas el comportamiento de un material ante la acción de fuerzas externas. Todo esto se hizo con el fin de tener conocimientos básicos de como la estructura y composición de un material afecta a su comportamiento. Conocimientos esenciales dentro del área de odontología.
