“Estructura de la Materia”

-1) Enlaces o Uniones Interatómicas Primarias?

Las fuerzas que mantienen juntos a los átomos, se llaman fuerzas cohesivas. Estos enlaces interatómicos pueden clasificarse en primarios o secundarios. La fuerza de estos enlaces, así como su capacidad para reformarse después de su separación, determinan las propiedades físicas del material. Los enlaces atómicos primarios puedes ser de 3 tipos: 1) Iónicos, 2) Covalentes y 3) Metálicos.

• Enlaces Iónicos: Estos enlaces primarios son de tipo químico simple, resultado de la atracción mutua de cargas positivas y negativas.

• Enlaces Covalentes: En muchos compuestos químicos, los átomos adyacentes comparten electrones bivalentes. La molécula de hidrogeno, H2, es un ejemplo de enlace covalente.

• Enlaces Metálicos: El tercer tipo de interacción atómica es el enlace metálico. El enlace metálico puede comprenderse mejor si se estudian un cristal metálico, como el oro puro.

-2) Enlaces o Uniones Interatómicas Secundarias o Físicas?

En contraste con los enlaces primarios, los enlaces secundarios no comparten electrones. En vez de eso, las variaciones de cargas entre moléculas o grupos atómicos inducen fuerzas polares que atraen a las moléculas. Como no hay enlaces primarios entre el agua y el vidrio, sería difícil comprender cómo gotas de agua, cuando congelan a los cristales de hielo, pueden unirse al parabrisas de un automóvil.

• Enlace de Hidrógeno: Este enlace puede comprenderse si se estudian las moléculas de agua. Unidos al átomo de oxigeno hay 2 átomos de hidrogeno. Estos enlaces son covalentes debido a que los átomos de hidrogeno y de oxigeno comparten electrones.

• Fuerzas de Van Der Waals: Estas fuerzas forman la base de una atracción bipolar. Por ejemplo, en una molécula simétrica, como ocurre en un gas inerte, el campo de electrones fluctúa constantemente. De ordinario, los electrones de los átomos se encuentran igualmente distribuidos alrededor del núcleo y producen un campo electrostático alrededor del átomo.

-3) Distancia Interatómica?

• Enlaces a Distancia: Independientemente del tipo de sustancia, hay un factor limitante que impide que los átomos o moléculas se aproximen demasiado, esto es, la distancia entre el centro de un átomo y el de su vecino se limita al diámetro de los átomos participantes. Aunque el átomo, por conveniencia es tratado como una partícula discreta con límites y volumen, sus límites son vagamente establecidos por los campos electrostáticos de los electrones. Si los átomos se aproximan demasiado, se repelen por sus cargas electrónicas. Por otra parte, las fuerzas de atracción y repulsión se vuelve igual en magnitud (pero opuesta en dirección) es la posición de equilibrio de los átomos mostrada en las figuras ya mencionadas.

-4) Energía de Unión o Enlace?

Como las condiciones de equilibrio se describen de ordinario en términos de energía en vez de fuerzas interatómicas, pueden tener una explicación más lógica desde el punto de vista de energía interatómica. De acuerdo con las leyes de la física, energía se define como la fuerza integrada sobre la distancia. Si la fuerza resultante, representada por la línea continua y se multiplica por la distancia interatómica.

-5) Energía Térmica?

La energía térmica equivale a la energía cinética de los átomos o moléculas a una temperatura determinada. Los átomos de un cristal a temperaturas por encima del cero absoluto están en estado constante de vibración, y la amplitud promedio dependerá de la temperatura; a mayor temperatura será mayor la amplitud y, en consecuencia, mayor la energía cinética o interna.

-6) Estructura Cristalina?

Hasta aquí hemos asumido en general la presencia sólo de 2 átomos o moléculas. Obviamente, los materiales dentales consisten en millones de estas unidades. Pero uno se pregunta cómo están dispuestas las unidades estructurales en un sólido, y como se juntan.

En 1665, Robert Hooke (1635 - 1703) simuló las formas características de los cristales al apilar balas de mosquete. Después de 250 años nadie sabía que él fue el creador

de un modelo exacto de la estructura del cristal de muchos metales conocidos, con cada bala representando un átomo.

Los átomos, por supuesto, se enlazan por fuerzas primarias o secundarias. En estado sólido se combinan de modo que aseguren una energía interna mínima. Por ejemplo, el sodio y el cloro comparten un electrón. Sin embargo, en estado sólido no sólo forman pares, sino que los iones sodio cargados positivamente atraen a todos los iones de cloro cargados negativamente. El resultado es que forman una configuración regular espaciada conocida como red espacial o cristal.

-7) Estructura No Cristalina o Amorfa?

Hay otras estructuras que no presentan formas cristalinas en el estado sólido. Por ejemplo, algunas de las ceras usadas en el consultorio o por el técnico de laboratorio pueden solidificar como materiales amorfos, lo que quiere decir que las moléculas se distribuyen al azar. Incluso en este caso hay tendencia a la distribución normal.

El cristal se considera un sólido no cristalino, aunque sus átomos tiendan a formar una red de corto alcance en vez de la red de largo alcance, característica de los sólidos cristalinos. En otras palabras, la disposición ordenada del cristal está más o menos localizada, con un número considerable de unidades desordenadas. Debido a que esta distribución es típica de los líquidos, en ocasiones son llamados líquidos supercongelados.

Las disposiciones estructurales de los sólidos no cristalinos no representan energías internas tan bajas como las disposiciones cristalinas de los mismos átomos y moléculas. Estos no tienen temperaturas de fusión definida, pero se ablandan gradualmente según aumenta la temperatura.

-8) Tensión y Deformación o Distensiones?

• Tensión: Es la fuerza por unidad de área que actúa sobre millones de átomos o moléculas en un plano determinado de un material. La tensión típicamente disminuye como función de la distancia a partir del área donde se aplica la fuerza o presión.

• Tensión Elástica: Es causada por un carga que tiende a estirar o alargar un cuerpo. La tensión elástica también se acompaña de distensión elástica.

• Tensión de Compresión: Es cuando se coloca un cuerpo bajo una carga que tiende a comprimirlo o acortarlo, la resistencia interna de dicha carga se denomina tensión de comprensión. La tensión de comprensión se relaciona con la distensión de comprensión. Para calcular la tensión elástica, la tensión de compresión, o ambas, la fuerza aplicada se divide por el corte transversal perpendicular a la dirección de la fuerza.

• Tensión Tangencial: Tiende a resistir el deslizamiento de una parte de un cuerpo sobre otra. La tensión tangencial puede deberse a la acción de enroscamiento o torsión sobre un material.

• Distensión o Deformación: Puede ser elástica o plástica, o una combinación de ambas.

• Distensión Plástica: Representa una deformación permanente del material que nunca se recupera cuando se elimina la fuerza. Cuando un componente protésico, como una abrazadera sobre una dentadura parcial, se deforma pasado el límite elástico en la región de deformación plástica, la distensión elástica o plástica sólo se recupera cuando se elimina la fuerza.

-9) Difusión?

La difusión de las moléculas en gases y líquidos es bien conocida. Así como lo es la difusión de moléculas o átomos en estado sólido. Según se describió previamente, los átomos en una red espacial están en constante vibración alrededor de su centro. La energía cinética promedio de vibración sobre el cristal entero se relaciona con la temperatura. En el cero absoluto cesa la vibración, la energía se vuelve cero y el átomo ocupa el centro de vibración.

La difusión de las aleaciones dentales también es lenta a la temperatura ambiente que no se determina en sentido práctico. Sin embargo, a temperatura ambiente unos 100° más alta, las propiedades de los metales pueden cambiar radicalmente por difusión atómica.

-10) Adhesión y Unión o Enlace?

El fenómeno de adhesión participa en muchas situaciones en odontología. Por ejemplo, el escape alrededor de los materiales de restauración es afectado por el proceso de

adhesión. La retención de prótesis totales tal vez dependa, hasta cierto punto, de la adhesión entre la prótesis y la saliva, y entre la saliva y el tejido blando. Ciertamente la fijación de la placa o cálculo a la estructura dental puede explicarse parcialmente por un mecanismo de adhesión. Por consiguiente, es importante para el odontólogo comprender los principios fundamentales relacionados con el fenómeno.

Cuando 2 sustancias entran en íntimo contacto, las moléculas de una de ellas se adhieren o son atraídas por las moléculas de la otra. Esta fuerza se llama adhesión, cuando diferentes moléculas son atraídas, y cohesión cuando son atraídas moléculas de igual tipo. El material o película que se agrega para producir la adhesión se conoce como adhesivo, y el material que se aplica se llama adherente.

En sentido amplio, adhesión es simplemente el proceso de fijación, pero el término de ordinario es calificado por especificación del tipo de atracción molecular que puede haber entre el adhesivo y el adherente.

-11) Energía de Superficie o Superficial?

Para que exista adhesión, las superficies pueden ser atraídas entre sí hacia su interfase. Tal condición puede existir independientemente de las fases (sólida, líquida o gaseosa) de las 2 superficies, excepto que esa adhesión entre los 2 gases no sea esperada debido a la ausencia de interfase.

-12) Humedecimiento?

Es difícil forzar 2 superficies sólidas para que se adhieran; independientemente de qué tan lisas puedan parecer esas superficies, tal vez sean extremadamente ásperas si se observan en una escala atómica o molecular. En consecuencia, cuando se colocan en aposición, sólo están en contacto las “crestas” o puntos altos. Como en general estas áreas constituyen apenas un pequeño porcentaje de la superficie total, no hay adhesión perceptible. La atracción es ordinario es imperceptible cuando las moléculas de la superficie de las sustancias de atracción están separadas por distancias mayores a 0.7 nm (0.007 um).

Para producir adhesión de esta manera, el liquido debe fluir fácilmente sobre toda la superficie y adherirse al sólido. Esta característica se denomina humedecimiento. Si el líquido no moja la superficie del adherente, la adhesión entre líquido y adherente puede ser imperceptible o inexistente. Si hay verdadero humedecimiento de la superficie, no fallará la adhesión. En realidad, las fallas en estos casos ocurren cohesivamente en el sólido o en el adhesivo mismo, pero no en la interfase donde el sólido y el adhesivo están en contacto.

En general, las energías de superficie comparativamente bajas de los líquidos orgánicos y la mayor parte de los inorgánicos permiten su diseminación libre sobre los sólidos de energía de superficie alta. Por lo tanto, la formación de un unión adhesiva fuerte requiere un buen humedecimiento.

-13) Angulo de Contacto?

- Angulo de Contacto de Humedecimiento: El grado en que un adhesivo humedecerá la superficie de un adherente se determina por la medición del ángulo de contacto entre el adhesivo y el adherente. El ángulo de contacto es el que se forma por el adhesivo con el adherente y su interfase. Si las moléculas del adhesivo son atraídas a las moléculas del adherente con igual o mayor intensidad que entre ellas mismas, el líquido adhesivo se difunde completamente sobre la superficie del sólido y no se forma ningún ángulo (0 = 0 grados). Por lo tanto, las fuerzas de adhesión son más fuertes que las fuerzas cohesivas que mantienen juntas a las moléculas del adhesivo.

-14) ¿Cambio de Estado?

- Calor de Vaporización: Los átomos y las moléculas se mantienen juntos por integración atómica. Cuando el agua hierve se necesita energía para transformar el liquido en vapor, entonces el calor de evaporización se define, como la cantidad de calor necesario para evaporar un gramo de liquido calentando de vapor a una presión, ni temperatura dada, por lo tanto se concluye que el estado gaseoso tiene mas energía cinética a el estado liquido.

Asunto: “Estructura de la Materia”.

“Características de la Materia”

• Sólidos:

• Mantienen su forma y volumen.

• No fluye.

• La difusión de un sólido ocurre lentamente.

• Es prácticamente incomprensible.

• Líquidos:

• Ligeramente comprensibles.

• La difusión de un líquido ocurre lentamente.

• Fluye fácilmente.

• Gases:

• Toma la forma del volumen como la del recipiente.

• Es muy comprensible.

• Fluye fácilmente.

“Sublimación”

Es el estado que pasa de sólido a gaseoso, sin pasar por líquido.

“Enlaces o Uniones Interatómicas Primarias”

Son enlaces de tipo químico, y existen 3 tipos:

• Enlace Iónico.

• Enlace Covalente.

• Enlace Metálico.

- Enlace Metálico: La plata, un metal típico, consiste en una formación regular de átomos de plata que han perdido cada uno un electrón para formar un Ion plata. Los electrones negativos se distribuyen por todo el metal formando enlaces no direccionales o deslocalizados con los iones plata positivos. Esta estructura, conocida como enlace metálico, explica las propiedades características de los metales: son buenos conductores de la electricidad al estar los electrones libres para moverse de un sitio a otro, y resultan maleables (como se muestra en la ilustración) porque sus iones positivos se mantienen unidos por fuerzas no direccionales.

¿Por qué el Metal es un Buen Conductor Térmico y Eléctrico

Por los electrones libres.

“Propiedades de los Materiales Cerámicos”

• Presenta enlace iónico.

• Su enlace no tiene límites y es de largo alcance.

• La atracción entre los átomos es multidireccional.

• Posee memoria geométrica.

• Energía superficial moderada.

• Temperatura de fusión moderada a elevada.

• Presentan estructura cristalina de largo alcance.

“Propiedades de los Materiales Metálicos”

• Presentan enlace metálico.

• Su enlace no tiene límites y es de largo alcance.

• La atracción entre los átomos es multidireccional.

• Posee memoria geométrica.

• Energía superficial elevada.

• Temperatura de fusión elevada.

• Presentan estructura cristalina de largo alcance.

• Buen conductor térmico y eléctrico.

“Propiedades de los Materiales Orgánicos”

• Presentan enlace covalentes.

• Su enlace tiene límites y es de corto alcance.

• La atracción entre los átomos es unidireccional.

• No posee memoria geométrica.

• Energía superficial baja.

• Posee intervalo de fusión.

• Presentan estructura amorfa o no cristalina.

• Mal conductor térmico y eléctrico.

“Enlaces o Uniones Interatómicas Secundarias”

Son enlaces de tipo físico.

“Fuerzas de Van Der Waals”

“Distancia Interatómica”

Es la distancia que hay entre un átomo y otro.

“Energía de Unión”

Es la energía, fuerza o carga que hace que los átomos estén cerca, más no unidos.

“Difusión”

Es el movimiento de los átomos, cuando se le aplica temperatura. Ejemplo: A mayor temperatura a un metal, más rápido se mueven los átomos. Y a menor temperatura a un metal, más lento se mueven los átomos.

“Humedecimiento”

Es cuando un líquido fluye fácilmente sobre un líquido y se adhiere al sólido.

“Sistema Homogéneo”

Es cuando existe una fase. Ejemplo: El alcohol y el agua en un vaso no se pueden diferenciar.

“Sistema Heterogéneo”

Es cuando existen 2 fases. Ejemplo: El agua y el yeso, después que se mezclan no su pueden separar.

“Adhesión”

Es cuando las diferentes moléculas son atraídas.

“Angulo de Contacto”

Es el que se forma por el adhesivo y el adherente.