Introduccion estructura de biomateriales odontologicos

Tema 10: INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA DE

LOS BIOMATERIALES

Bibliogra)a recomendada

•  ANUSAVICE K.J. “Phillips. Ciencia de los Materiales Dentales”. Ed. ELSEVIER. 11ª ed. 2004

•  TOLEDANO M. ”Arte y ciencia de los Materiales Odontológicos”. Ediciones AVANCES. 2003

•  VEGA DEL BARRIO. ”Materiales en Odontología. Fundamentos Biológicos, clínicos, bioTsicos y Tsico-‐químicos”. Ed. AVANCES

TEMA 10: Caracterís<cas Estructurales de un Material

Odontológico

•  1.-‐ GENERALIDADES •  2.-‐ UNIONES INTERATÓMICAS •  3.-‐ DISTANCIA INTERATÓMICA •  4.-‐ ENERGÍA TÉRMICA •  5.-‐ SÓLIDO CRISTALINO •  6.-‐ SÓLIDO AMORFO •  7.-‐ DEFECTOS ESTRUCTURALES DE LOS SÓLIDOS •  8.-‐ LÍQUIDOS

1-‐GENERALIDADES

•  Concepto de VALENCIA •  Concepto de ENLACE •  Concepto de COHESIÓN

1-‐GENERALIDADES

•  VALENCIA –  (La<n: valen<a: valor, capacidad) Poder de combinación determinado que poseen los átomos de un biomaterial. •  Se considera univalente al Hidrógeno y serán considerados bivalentes o trivalentes a los átomos que sean capaces de combinarse con dos o tres átomos de hidrógeno

•  ENLACE –  Naturaleza de las fuerzas que unen los átomos

•  COHESIÓN –  Fuerza de atracción que man]ene unido los átomos

2-‐UNIONES INTERATOMICAS

•  PRIMARIAS •  SECUNDARIAS •  QUELACION


•  PRIMARIAS –  IÓNICAS – COVALENTES – METÁLICAS – COMBINADAS

•  SECUNDARIAS •  QUELACION

UNIONES IÓNICAS

•  = Heteropolar •  Se fundamenta en el hecho de que un átomo puede ser inducido a perder o ganar electrones, cons]tuyéndose en un ión nega]vo o posi]vo. –  Ej: El cloruro de sodio: Na+Cl−

•  Producidas por la atracción entre iones de dis]nta carga. •  Son fuertes ( 100-‐200 Kcal/mol ).

UNIONES IÓNICAS

•  Propiedades: –  Temperatura de fusión alta. –  Resistencia mecánica. –  Aislantes (sólidos). –  Conductores (disueltos).

•  Ejemplo: Yesos, cementos de fosfato

UNIONES COVALENTES

•  = Homopolar •  Formadas al compar]r electrones entre dos átomos para completar su capa externa.

•  Este ]po de enlace adquiere una determinada orientación espacial

•  Se encuentra principalmente entre átomos no metálicos: carbono, oxígeno, nitrógeno, flúor, cloro

•  Son fuertes ( 200-‐400 Kcal/mol ).

UNIONES COVALENTES

•  Propiedades: – Altamente direccionales, forman cadenas . – Malos conductores de calor y electricidad (aislantes)

– De importancia en polímeros. •  Ejemplo: Resinas dentales

UNIONES METÁLICAS

•  Atracción entre los núcleos posi]vos y la nube de electrones nega]vos.

•  Fuerte ( 100 Kcal/mol ). •  Propiedades: – Alta conducción térmica y eléctrica. – Capacidad de deformación plás]ca – Opacos. – Produce cristalización en los metales.

•  Ejemplo: Oro.

UNIONES COMBINADAS

•  Iónica + covalente: –  La magnitud correspondiente a cada una de las fuerzas de unión depende de la electronega]vidad.

–  Ejemplos: •  Electronega]vidades muy dispares > iónico: ClNa. •  Electronega]vidades similares > covalente: F2. •  Electronega]vidades intermedias > iónico=covalente: SO4Ca.

•  Metálica + iónica: –  Ejemplo: Amalgama dental.


•  PRIMARIAS •  SECUNDARIAS •  QUELACION

UNIONES SECUNDARIAS

•  Fuerzas de Van der Waals y puentes de Hidrógeno.

•  Débiles: < 10 Kcal/mol. •  Propiedades: – Débiles. – De importancia en ceras y algunos polímeros. – De importancia en fenómenos de mojado y adhesión.


•  PRIMARIAS •  SECUNDARIAS •  QUELACIÓN

QUELACIÓN

•  Quelato: Compuesto químico orgánico que posee uniones primarias o secundarias que se proyectan desde dos si]os de la molécula a un ión metálico único.

•  Ejemplos: –  quelación del Zinc en el cemento de policarboxilato, –  quelación del Ca de la den]na

CO2

Zn CO2 Policarboxilato de zinc

Ca+ Ca+ Ca+ _ _ _ Grupo fosfórico(P)

Dim

etacrilatos D

imetacrilatos

Dim

etacrilatos

Quelación calcio de la dentina

dentina

3-‐ DISTANCIA INTERATÓMICA

•  = DISTANCIA DE ENLACE •  Distancia entre el centro de un átomo y el centro de otro átomo que evita que los átomos o las moléculas se acerquen demasiado

•  Se consigue al exis]r un equilibrio entre las fuerzas de repulsión y de atracción de los átomos

4-‐ENERGÍA TÉRMICA

•  La ENERGÍA TÉRMICA de los átomos está determinada por la energía ciné]ca de los átomos, que vibran constantemente a temperaturas mayores de cero

•  El aumento de la vibración y de la amplitud de la vibración de los átomos al aumentar la temperatura da lugar a la EXPANSIÓN TÉRMICA

•  Si la temperatura sigue subiendo se producirá un CAMBIO DE ESTADO

SÓLIDOS

5-‐SÓLIDO CRISTALINO

•  Material sólido cuyos átomos se distribuyen de forma regular, a modo de red ( red cristalina ), cuyas unidades más pequeñas se denominan CRISTAL. Hay 14 ^pos o formas posibles de estructura cristalina siendo la más frecuente en Odontología la estructura CÚBICA.

TIPOS DE REDES CRISTALINAS ( de interés odontológico )

•  CUBICA A CUERPO CENTRADO: –  HIERRO α<910ºC –  CROMO –  MOLIBDENO –  TUNGSTENO

•  CUBICA A CARA CENTRADA: –  ORO, PLATA, PLATINO,PALADIO. –  HIERRO γ>910ºC –  COBRE, NIQUEL, COBALTO β.

•  HEXAGONAL COMPACTA: –  ZINC –  MAGNESIO

BIOMATERIALES ODONTOLÓGICOS CRISTALINOS

•  METALES – Metales colados, metales forjados, amalgamas dentales, láminas de oro

•  CERÁMICAS – Cerámicas de óxido de aluminio y zirconio – Núcleos cristalinos de otras porcelanas dentales

PROPIEDADES DE UN SÓLIDO CRISTALINO

•  Opacidad •  Alto Coeficiente de expansión térmica •  Radiopacidad •  Mayor Resistencia mecánica

6-‐SÓLIDO AMORFO

•  También considerado como “Sólido No cristalino”, es aquel que presenta una disposición al azar de sus átomos, sin forma regular. Es propia de gases, líquidos y algunos sólidos ( polímeros, vidrios,...). Son ejemplos de biomateriales amorfos de uso en Odontología: ceras , matriz de resina de los composites..

PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS AMORFOS

•  No ]enen una temperatura de fusión definida, sino que se ablandan gradualmente a medida que sube la temperatura

•  La temperatura a la que los átomos adquieren un aumento brusco en la movilidad, sin llegar a cambiar de estado, se le conoce con el nombre de TEMPERATURA DE TRANSICIÓN DEL VIDRIO

EJEMPLOS DE SÓLIDOS AMORFOS

•  BIOLÓGICOS –  Hueso, carulago

•  NO BIOLÓGICOS –  Vidrio, caucho, hidrocoloides

SÓLIDOS CRISTALINOS + AMORFOS

•  Son materiales que se encuentran en la Naturaleza de las dos formas.

•  Un ejemplo es el SÍLICE o dioxido de silicio ( SiO2)que se encuentra bien formando cristales de cuarzo o bien en estado de vidrio

•  Los materiales en estado cristalino son tan estables que nunca pueden hacer una transición a un estado amorfo

•  Los materiales en estado amorfo o no cristalino pueden llegar a organizar sus átomos hasta conseguir ser cristalinos. –  Ej: cristalización espontánea del vidrio a altas temperaturas con la

perdida de su transpariencia= Fenómeno de DESVITRIFICACIÓN

7-‐DEFECTOS ESTRUCTURALES DE LOS SÓLIDOS

•  DEFECTOS EN LOS CRISTALES •  BURBUJAS Y POROSIDADES •  DEFECTOS SUPERFICIALES


•  DEFECTOS EN LOS CRISTALES –  Defectos puntuales:

•  Impurezas o átomos de sus]tución. •  Vacíos o lagunas. •  Átomos en posición inters]cial

–  Defectos lineales: •  Dislocaciones.

–  Defectos planares: •  Espacios ínter granulares

•  BURBUJAS Y POROSIDADES •  DEFECTOS SUPERFICIALES

Átomo intersticial Impureza lagunas

DEFECTOS PUNTUALES

DISLOCACIÓN

TENSIÓN DEFORMACIÓN


•  DEFECTOS EN LOS CRISTALES •  BURBUJAS Y POROSIDADES –  Atrapamiento de aire durante la mezcla ( yesos ). –  Vapores de ebullición ( resinas ). –  Propia del material ( cerámica ). –  Producto de la reacción de fraguado ( H2 en siliconas ).

•  DEFECTOS SUPERFICIALES


•  DEFECTOS EN LOS CRISTALES •  BURBUJAS Y POROSIDADES •  DEFECTOS SUPERFICIALES – Rugosidad: •  Aumenta la adhesividad. •  Disminuye la resistencia:

–  Grietas –  Fracturas –  Fa]ga

LÍQUIDOS

8.-‐ CARÁCTERÍSTICAS DE LOS LÍQUIDOS

•  Se encuentran en un estado intermedio entre sólidos y gases – Se parecen a los gases en su fluidez – Se parecen a los sólidos en su densidad y baja compresibilidad

•  Cambian de forma porque no existen fuerzas rígidas intermoleculares, pero..

•  Man]enen el volumen constante a temperatura constante

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