ESTRUCTURA DE LA MATERIA Y FUERZAS DE UNION Cátedra de Biomateriales Dentales Facultad de Odontología Universidad Gran Mariscal de Ayacucho Barcelona – Edo Anzoátegui Venezuela

Materia  Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc. Materiales  son elementos agrupados en un conjunto el cual es, o puede ser, usado con algún fin específico. Los elementos del conjunto pueden tener naturaleza real (ser cosas), naturaleza virtual o ser totalmente abstractos.

ATOMO Y MOLECULAS

ATOMO Y MOLECULAS

ATOMO Y MOLECULAS

ATOMO Y MOLECULAS Masa Atómica (ma) Número Atómico Es el total de protones y neutrones en un solo átomo (cuando el átomo no tiene movimiento). Número Atómico  es el número entero positivo que es igual al número total de protones en el núcleo del átomo. Se suele representar con la letra Z (del alemán: Zahl, que quiere decir número). El número atómico es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.

ATOMO Y MOLECULAS ISOTOPOS Un mismo elemento químico puede estar constituido por átomos diferentes, es decir, sus números atómicos son iguales, pero el número de neutrones es distinto . Isótopos significa "mismo lugar", es decir, que como todos los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica. Por tanto: Si a un átomo se le añade un protón, se convierte en un nuevo elemento químico Si a un átomo se le añade un neutrón, se convierte en un isótopo de ese elemento químico

TABLA PERIODICA

ATOMOS Y MOLECULAS

ATOMOS Y MOLECULAS

ATOMOS Y MOLECULAS

ENLACES

ENLACES Son fuerzas de atracción entre átomos (interatómicos) o entre moléculas (intermolecular). Se producen cuando los núcleos y electrones de diferentes átomos interactúan y producen átomo enlazados o iones que son más estables que los átomos mismo. Cuando se forma un enlace químico hay una liberación de energía. Las capas están denominadas como K,L,M,N,O,P,Q. La Capa K era la única que se llenaba con dos y el resto de las capas como 8. Para que un átomo tuviese equilibrio electrostático debe tener equidad entre la cantidad de protones y electrones quedando 2 en su capa mas interna y 8 en su capa mas externa de lo contrario el átomo recurre a la unión para su equilibrio y erradicar la inestabilidad.

GASES INERTE Son estructuras estables en donde su ultima capa de electrones esta completamente llena donde no pueden aceptar, ceder o prestar ningún tipo de electrón porque equilibrada. Por su estabilidad estos gases también son conocidos como Gases Nobles. Tiene por característica de tener en su ultima capa 8 electrones a excepción del Helio que tiene solo 2 El número de electrones que ceden, comparten o aceptan se llama Electrones de Valencia. Razón siguiente por el cual no pueden realizar enlaces de Tipo Químico o Primario si no de Tipo Físico o Secundarios

TIPOS ENLACES IONICO COVALENTE METALICO ENLACES QUIMICOS O PRIMARIOS Este tipo de enlaces, se ceden, comparten o se aceptan electrones, son uniones verdaderas PUENTES DE HIDROGENO FUERZA DE VAN DER WALLS ENLACES FISICOS O SECUNDARIOS Se da solo por atracción de polaridades diferentes entre átomos o moléculas, la unión no es tan fuerte como los E.Q. Solo se atrae por polaridad

Enlaces Primarios Enlaces Iónicos Atracción electrostática entre átomos de diferente carga eléctrica. Para que se pueda llevar acabo este tipo de enlaces uno de los átomos puede ceder electrones y el otro ganar electrones. La unión entre estos átomos pasa a Cationes(+) y Aniones(-). Se produce entre un elemento metálico (electropositivo catión), y un elemento no metálico (electronegativo anión). Ejemplo: Na + Cl = NaCl

Enlaces Primarios ¿Qué son los Iones? Son átomo eléctricamente cargados porque han perdido o ganado electrones Si un átomo pierde electrones se convierte en una especie cargado positivamente llamado CATION este grupo pertenecen los Metales. Si un átomo gana electrones se convierte en una especie cargado negativamente llamado ANION este grupo pertenecen los metaloides.

Propiedades Generales de los Enlaces Iónicos Enlaces Primarios Propiedades Generales de los Enlaces Iónicos Ruptura de núcleo masivo. Son sólidos de estructura cristalina en el sistema cúbico. Altos puntos de fusión (entre 300 °C o 1000 °C) y ebullición. Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII. Son solubles, como en agua y otras disoluciones acuosas. Una vez fundidos o en solución acuosa, sí conducen la electricidad. En estado sólido no conducen la electricidad. Multidireccional. Estructura cristalina de largo alcance y sin limites.

Enlaces Primarios Enlaces Covalente Es el fenómeno químico mediante el cual dos átomos se unen compartiendo una o varias parejas de electrones, por consiguiente NO GANAN NI PIERDEN ELECTRONES si no que los COMPARTEN. Este tipo de enlace lo podemos encontrar en todas las moléculas constituidas por elementos no metálicos, combinaciones binarias que estos elementos forman entre si.

Propiedades Generales de los Enlaces Covalente Enlaces Primarios Propiedades Generales de los Enlaces Covalente La molécula posee fin ya que al acabarse la posibilidad de los 8 componentes en la última capa a través compartición de electrones el método de enlace adicional es por medio de enlaces físicos o secundarios. Es unidireccional. La estructura cristalina es de corto alcance. Tiene limite. Material amorfo Este tipo de enlace puede ser Sencillo, Doble o Triple. Dependiendo de la compartición de electrones.

Propiedades Generales de los Enlaces Covalente Enlaces Primarios Propiedades Generales de los Enlaces Covalente Se pueden presentar en estado sólido, líquido o gaseoso a temperatura ambiente. En general, sus puntos de fusión y ebullición no son elevados, aunque serán mayores cuando las fuerza intermolecular que une a las moléculas sea más intensa. Suelen ser blandas y elásticas, pues al rayarlas sólo se rompen las fuerzas intermoleculares. En general, son malos conductores de la electricidad. Aunque la conductividad eléctrica se ve favorecida si aumenta la polaridad de las moléculas.

Enlaces Primarios Enlaces Metálico Es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí. Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas.  Todos y cada uno de los átomos del metal comparten, con todos los demás, los electrones de la capa de valencia (última capa), formando así una red tridimensional y compacta de cationes ordenados (cristal metálico) inmersa en una nube de electrones compartidos. Esta estructura tiene una gran estabilidad.  

Propiedades Generales de los Enlaces Metálico Enlaces Primarios Propiedades Generales de los Enlaces Metálico Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. Tienen un punto de fusión alto. Es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Elevada conductividad eléctrica y térmica. Presentan brillo y son maleables. Son Multidireccionales y de largo alcance. Forma una red cristalina conocida como red atómica. Los átomos se encuentran muy unidos entre si.

Propiedades Generales de los Enlaces Metálico Enlaces Primarios Propiedades Generales de los Enlaces Metálico Temperaturas de fusión elevadas, por lo que son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio que es líquido). Buenos conductores del calor y la corriente eléctrica, debido a la libertad de movimiento de los electrones por todo el metal. Dúctiles (se pueden estirar para formar hilos) y maleables (se pueden trabajar para formar láminas finas). Son insolubles en agua.

Enlaces Primarios E. Iónico E. Covalente E. Metálico Sal de Mesa Aceite E. Metálico Plata

Fuerzas de Van Der Waals Enlaces Secundarios Cargas parciales que provienen de una distribución desigual de electrones tanto de átomos y moléculas. Estas cargas parciales pueden ser temporales o permanentes. Son Muy débiles o un poco fuertes. Son importantes para determinar las propiedades de los polímeros, determinando la interacción de sus cadenas. Fuerzas de Van Der Waals Puentes de Hidrógeno

Enlaces Secundarios DIPOLOS Dipolos Permanentes Dipolos Momentáneos o Fluctuantes DIPOLOS Fuerza que existe entre dos moléculas polares

Enlaces Secundarios - Ejemplo la Molécula de agua. (H2O) - En un extremo hay cargas parciales tanto positivas como negativas. - Se presentan en las Moléculas Asimétricas. - Este campo fluctúa, se convierten momentáneamente en un polo positivo y un polo negativo, ya que los átomos no son estáticos y se encuentran constantemente en movimiento. - Los electrones que se encuentran distribuidos de manera uniforme alrededor del núcleo producen un campo electrostático alrededor del átomo. - Se presentan en Moléculas Simétricas.

Enlaces Secundarios Fuerzas de Van Der Waals Atracción Dipolar entre moléculas simétricas. Es una unión débil de naturaleza física basada en potencial eléctricos opuestos. Fuerzas de orientación o de Keeson (dipolo-dipolo): Este tipo de interacción aparece solamente entre moléculas polares. Además, son proporcionales a los valores de los momentos dipolares de las moléculas. Esta interacción se produce por las atracciones electrostáticas que se producen entre la zona cargada negativamente de una molécula y la  positiva de otra, lo que provoca que las moléculas se vayan orientando unas con respecto a otras.

Enlaces Secundarios Fuerzas de Van Der Waals Fuerzas de dispersión o de London: Son fuerzas muy débiles, aunque aumentan con el número de electrones de la molécula. Todos los gases, incluyendo los gases nobles y las moléculas no polares, son susceptibles de ser licuados. Por ello deben de existir unas fuerzas atractivas entre las moléculas o átomos de estas sustancias, que deben ser muy débiles, puesto que sus puntos de ebullición son muy bajos. Otras fuerzas de van der Waals: Otras fuerzas también incluidas en las de van der Waals son: Fuerzas de inducción (dipolo-dipolo inducido). Donde una molécula polar induce un dipolo en otra molécula no polar; originándose, de esta forma, la atracción electrostática. Esta fuerza explica la disolución de algunos gases apolares (Cl2) en disolventes polares. Fuerzas ion-dipolo. En este caso el ion se va rodeando de las moléculas polares. Estas fuerzas son importantes en los procesos de disolución de sales. Fuerzas ion-dipolo inducido. Parecida a la anterior, pero el dipolo es previamente inducido por el campo electrostático del ion. Por ejemplo, la existencia de la especie ion triyoduro ( I3- ), se explica en base a la interacción entre el yodo ( I2) y el ion yoduro ( I-).

Enlaces Secundarios Puente de hidrogeno Atracción Dipolar entre moléculas asimétricas como el agua. Es una unión débil de naturaleza física basada en potencial eléctricos opuestos.

Sólido, Líquido y Gaseoso. Estados de Agregación de la Materia La materia se presenta en tres estados o formas de agregación:  Sólido,  Líquido y Gaseoso. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua. La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO2 en estado gaseoso. Los Sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras. Los Líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos. Los Gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Estados de Agregación de la Materia Estado Sólido Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grande de modo que ocupan posiciones casi fijas. En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas:

Estados de Agregación de la Materia Estado Líquido Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas. Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad. En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que, como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las partículas (su energía).

Estados de Agregación de la Materia Estado Gaseoso Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos. En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño. Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido. Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión:

Estados de Agregación de la Materia Congelación E- E+ E- Condensación

Estados de Agregación de la Materia

Estructura Cristalina Un material tiene estructura cristalina cuando todos sus átomos están ordenados de tal manera que cada uno tiene un entorno idéntico. En cristalografía se distinguen los siguientes conceptos, Retículo espacial: sistema de ejes tridimensional que tiene en el origen un átomo. Celda unitaria: es la unidad que representa la estructura cristalina, donde como estan ubicados los átomos

Estructura Amorfa Es un estado sólido de la materia, en el que las partículas que conforman el sólido carecen de una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de formas y caras bien definidas.

Clasificación de los Materiales según su naturaleza Material Cerámico Material Orgánico Material Metálico Material Compuesto

Clasificación de los Materiales según su naturaleza Presentan Enlace Metálico Moderada Conductividad Eléctrica y Térmica Es Maleable Moldeable y Laminado Materiales Metálicos Largo Alcance Sin Limite Es Multidireccional Temperatura de Fusión Elevada Posee Memoria Geométrica Código Genético Energía Superficial Elevada

Clasificación de los Materiales según su naturaleza Material Cerámico Enlace Iónico Multidireccional Sin limites Largo Alcance Posee Memoria Geométrica Moderada Energía Superficial No Conducen Electricidad en solido pero si al fundirlo Alto Punto de Fusión Tiene Mucha gamma de colores Son Traslucidos

Clasificación de los Materiales según su naturaleza Material Orgánico Enlace Covalente Es Unidireccional Corto Alcance y tiene límites No posee Memoria Geométrica Posee Intervalo de Fusión Baja Energía Superficial Mal Conductor Térmico y Elect. Presenta Estructura Amorfa

Clasificación de los Materiales según su naturaleza Polímero Cerámica Material Compuesto

Sistema de Mezclas Mezclas Fases = Tiempo Homogénea Es aquella en que sus componentes no son observables a simple vista, por ejemplo el azúcar disuelta en agua. Mezclas Heterogénea Es aquella cuyos componentes son observables a simple vista, por ejemplo la arena y el aserrín en un recipiente con agua. Fases = Tiempo

Sistema de Mezclas El Componente que se encuentra mayor cantidad se le conoce como SOLVENTE El Componente que se encuentra menor proporción se le conoce como SOLUTO Homogéneo Donde existe la mayor cantidad de soluto que puede ser disuelto por el solvente Solución Saturada Homog - Heterog Es donde hay mayor cantidad de soluto que de solvente, por ende, el solvente no puede diluir el soluto y se precipita al fondo. Solución Sobresaturada

Sistema de Mezclas Sistema Coloidal Fase Dispersante Fase de mayor proporción Fase Dispersa Fase de menor proporción

Sistema de Mezclas Sistema Coloidal

Sistema de Mezclas Sistema Coloidal Coloide Reversible Coloide Irreversible

Es la capacidad de un coloide de perder liquidos. Sistema de Mezclas Histéresis Es cuando la temperatura de licuefacción es mayor que la gelificación. Es la capacidad que tiene un coloide de tomar liquido del medio ambiente donde se encuentre. Imbibición Sinéresis Es la capacidad de un coloide de perder liquidos. Cohesión Es la fuerza de atracción entre partículas adyacente dentro de un mismo cuerpo

Propiedades de Manipulación Sistema de Mezclas Propiedades de Manipulación Es el tiempo necesario para lograr una buena mezcla. Esta indicada por el fabricante Tiempo de Mezcla Es el tiempo que se indica para colocarlo el material en el sitio final y moldearlo Tiempo de Trabajo Es el tiempo que transcurre desde que es colocado en el sitio hasta su endurecimiento. Tiempo de Endurecimiento

Interacción entre las superficies de distintos cuerpos. Es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área Tensión Superficial Es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares Adhesión Es la energía necesaria para romper los enlaces intermoleculares dando lugar a una superficie Energía Superficial BASICOS CONCEPTOS Interacción entre las superficies de distintos cuerpos.

EJEMPLO La cohesión es la causa de que el agua forme gotas, la tensión superficial hace que se mantengan esférica y la adhesión la mantiene en su sitio.

ANGULO DE CONTACTO HUMECTACION se refiere al ángulo que forma la superficie de un líquido al entrar en contacto con un sólido. El valor del ángulo de contacto depende principalmente de la relación que existe entre las fuerzas adhesivas entre el líquido y el sólido y las fuerzas cohesivas del líquido HUMECTACION Adherencia de un liquido a un sólido mediante fuerzas intermoleculares