2. Ismael Yévenes López Ismael Yévenes López Elementos Dentarios Fluido Bucal Interacciones Fco-químicas Biomoléculas Esp. iónicas E. covalentes Bacterias Sistema Heterogéneo INTERACCIONES ELEMENTOS DENTARIOS Y FLUIDO BUCAL

3. Ismael Yévenes López FASE SOLIDA ESMALTE DENTARIO MAYOR CONTENIDO MINERAL COMPOSICION QCA ESPECIAL ORDENAMIENTO INTERNO ESTRUCTURA BIOLOGICA MAS DENSA PROPIDADES ESMALTE DENTARIO

4. Ismael Yévenes López FASE SOLIDA ESMALTE DENTARIO COMPUESTOS ORGANICOS 1% AGUA 2-3% COMPUESTOS INORGANICOS 95% FOSFATOS DE CALCIO BASICOS OHA : HIDROXIAPATITA OHA-F: HIDROXIAPATITA FLUORURADA OHA-CO3: HIDROXIAPATITA CARBONATADA ELEMENTOS ESENCIALES OLIGO ELEMENTOS COMPOSICION QUIMICA DEL DIENTE

5. Ismael Yévenes López TRANSPORTE MOL.. E IONES SALIVA- DENTINA REACCIONES INTERCAMBIO SALIVA-OHA DESMINERALIZACION REMINERALIZACION REACCIONES SUP. ESMALTE-COMP. ORGANICOS ESMALTE COMO SISTEMA QUIMICO Fluido Bucal FASE SÓLIDA

6. Ismael Yévenes López EQUILIBRIOS DE DISOLUCION EQ UILIBRIOS HETEROGENEOS: Las especies participantes no se encuentran en una misma fase. 4/07/2009 FLUIDO ORAL Fase Sólida M 2 M 1 F.D F.C

7. Ismael Yévenes López FLUIDO ORAL Fase Sólida F.D F.C HIPOSATURACION FC < FD EQUILIBRIOS SOLIDO-LIQUIDO FLUIDO ORAL Fase Sólida F.D F.C SATURACION FC=FD FLUIDO ORAL Fase Sólida F.D F.C SOBRESATURACION FC > FD

8. Ismael Yévenes López FLUIDO ORAL Fase Sólida CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD Kps CaF 2 Ca +2 + 2F - Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac)

9. Ismael Yévenes López [Ca 2+ ] [F - ] 2 K = [CaF 2 ] [CaF 2 ] =cte Kps = [Ca 2+ ] [F - ] 2 = 3.9 x 10 -11 QUE SIGNIFICA ESTE VALOR? SOLUBILIDAD Y Kps Solubilidad: cantidad que se disuelve para formar una solución saturada, se expresa en g/L Solubilidad molar: es el Nº de moles de soluto que se disuelven en un litro de solución saturada, se expresa en mol/L. Solubilidad g/L Solubilidad molar mol/L. Concentración molar de iones Kps

10. Ismael Yévenes López Ejercicio: Si el Kps de CaF 2 es 3.9 x 10 -11 cual es la solubilidad en g/L Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac) s M 2s M Kps = [Ca 2+ ] [F - ] 2 = s x (2s) 2 = 4s 3 = 3.9 x 10 -11 s = 2.1 x 10 -4 M solubilidad molar Solubilidad: 2.1 x 10 -4 mol CaF 2 x 78.1 g CaF 2 L mol CaF 2 Solubilidad= 1.6 x 10 -2 g/L SOLUBILIDAD Y Kps

11. Ismael Yévenes López PRODUCTO IONICO DE SOLUBILIDAD Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-X (CO 3 ) X OH - Ca +2 PO 4 -3 CO 3 - Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-X (CO 3 ) X 10Ca +2 + 6PO 4 -3 + (2-x) OH - + x CO 3 -2 DISOLUCION PRECIPITACION SÓLIDO SOLUCION Kps = [Ca 2+ ] 10 . [OH - ] 2-X . [ PO 4 -3 ] 6 . [ CO 3 -2 ] X Fase Sólida FLUIDO ORAL

12. Ismael Yévenes López FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD FLUIDO ORAL Fase Sólida CaF 2 Ca +2 + 2F - NaF (ac) Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac)

13. Ismael Yévenes López La adición de NaF en solución al sistema produce una modificación desplazando el equilibrio en la reacción hacia la izquierda, reduciendo la solubilidad del fluoruro de calcio. En general la adición de un soluto que aporta un ion común hace disminuir la solubilidad de una sal poco soluble. ¿Qué pasaría si agregáramos una sal soluble de calcio? La figura nos muestra como disminuye la solubilidad del CaF 2 a medida que se agrega NaF a la solución. 10 -4 10 -6 10 -8 Solubilidad Ca F 2 M 0 0.1 0.2 Concentración N a F M

14. Ismael Yévenes López ¿Qué pasaría en la cavidad bucal con la solubilidad de las piezas dentales si agregamos o utilizamos fluoruros solubles? Ejercicio 3:Cual es la solubilidad molar del CaF 2 en una disolución que contiene Ca(NO 3 ) 2 0.01 M Kps = [Ca 2+ ] [F - ] 2 = 3.9 x 10 -11 Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac) Inicio 0.01 M 0 Reacción x M 2x M Equilibrio (0.01 + x) M 2x M Kps = [Ca2+] [F-]2 = 3.9 x 10-11 = (0.010+x) (2x)2 3.9 x 10-11 = (0.010) (2x)2 x = 3.1 x 10-5 M Solubilidad en agua:2.1 x 10-4 M, la solubilidad molar del CaF2 d isminuye 10 veces en presencia de una concentración 0.01 M en calcio.

15. Ismael Yévenes López ¿Cómo se afectara la solubilidad anterior en presencia de 0.01 M en fluoruro? Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac) Inicio 0 0.01 M Reacción x M 2x M Equilibrio x M (0.01+2x) M Kps = [Ca 2+ ] [F - ] 2 = 3.9 x 10 -11 = (x) (0.01+2x) 2 3.9 x 10 -11 = x(0.010) 2 x = 3.9 x 10 -7 M Solubilidad en agua:2.1 x 10-4 M, se observa entonces que la solubilidad molar del fluoruro de calcio disminuye 1000 veces en presencia de una concentración 0.01 M en fluoruro. ¿Por qué es mayor el efecto del fluoruro sobre la solubilidad del fluoruro de calcio?

16. Ismael Yévenes López SOLUBILIDAD Y pH. La solubilidad de un compuesto iónico cambia si la solución se hace suficientemente acida o básica. Efecto del pH sobre el CaF 2 Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac) El fluoruro (F - ) es una base débil, es la base conjugada del HF (acido fluorhídrico), por lo tanto cuando el medio se acidifica, baja el pH, se produce la protonación del anion para formar HF. Al disminuir el F- el sistema tiende a reponerlo disolviendo mas Ca F 2(s) . El proceso de disolución se puede entender en términos de dos reacciones que ocurren simultáneamente: Ca F 2(s) Ca +2 (ac) + 2F - (ac) Ecuación 1 F - (ac) + H + (ac) HF (ac) Ecuación 2 Sumando 1 + 2

17. Ismael Yévenes López Ca F 2(s) + 2H + (ac) Ca +2 (ac) + 2HF (ac) La figura muestra como cambia la solubilidad del Ca F 2(s) con el pH . Otras sales con aniones básicos como el CO 3 -2 , PO 4 -3 , CN - se comportaran en forma análoga. Regla general: la solubilidad de las sales poco solubles que Contienen aniones básicos aumenta a medida que el pH baja. 6 4 2 Solubilidad Ca F 2 x 10 -3 M 7 3 1 pH

18. Ismael Yévenes López FLUIDO ORAL Fase Sólida F.D F.C VARIABILIDAD FASE MINERAL VARIABILIDAD FASE LIQUIDA EQUILIBRIOS INSTANTANEOS INTERACCIONES FASE SÓLIDA- FUIDO ORAL

19. Ismael Yévenes López ACIDOS ESMALTE FOSFATOS DE CALCIO FOSFATOS DE CALCIO IONES COMPONENTES Ca / P 1.67 Ca / P 1.00 OHA-CO3 FDC DISOLUCION DEL ESMALTE

20. Ismael Yévenes López HO - P - OH O OH H 2 PO 4 - K 1 HPO 4 2- K 2 PO 4 3- K 3 PRESENTE EN HUESOS, DIENTES Y CALCULOS PRESENTE EN SALIVA, Y FLUIDOS ORALES H 3 PO 4 EQUILIBRIO ACIDO FOSFORICO Y SUS SALES

21. Ismael Yévenes López BRUSHITA CaHPO 4 2H 2 0 CRISTALES MONOCLINICOS FINOS SOLUBILIDAD SE INCREMENTA CON pH < 6 Kps = 2.77 x 10 -7 SOLUCIONES ACIDAS PRESENTE EN CARIES Y CALCULOS DENTALES POR HIDRÓLISIS ORIGINA OHA FOSFATOS DE CALCIO

22. Ismael Yévenes López FOSFATO OCTOCALCICO Ca 8 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4 5H 2 O ES UN FOSFATO ACIDO POR EL HPO4 -2 SOLUBILIDAD SE INCREMENTA CON pH < 6 PRESENTE EN CARIES Y CALCULOS DENTALES ESTRUCTURA SIMILAR A OHA NO CONTIENE HIDROXILOS FOSFATOS DE CALCIO

23. Ismael Yévenes López FLUORAPATITA Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 HIDROXIAPATITA Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 OHA-CO3 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-X (CO 3 ) X WITLOCKITE Ca 9 Mg 0,7 Fe 0,5 (PO 4 ) 6 PO 3 OH F. OCTOCALCICO Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 5H2O BRUSHITA CaHPO 4 2H 2 O Solub. Crist. DISOLUCION Y EQUILIBRIOS DE FOSFATOS DE CALCIO

24. Ismael Yévenes López APATITAS GRAN AREA SUPERFICIAL SUSTITUCIONES IONICAS CRISTALES IONICOS DUROS REFRACTARIOS PTO FUSION ALTO CRISTALES 5 - 1000 nm Ca 10 (PO 4 ) 6 X 2 PROPIEDADES DE LAS APATITAS

25. Ismael Yévenes López 2. FLUORAPATITA 3. HIDROXIAPATITA 4. BRUSHITA 5. F. OCTOCALCICO S O L U B I L I D A D 2 3 5 4 0 // ! ! ! 5 6 7 pH - - - mg/Lt SOLUBILIDAD DE LAS APATITAS

26. Ismael Yévenes López Mecanismo de desmineralización Equilibrio sólido-liquido. Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 10 Ca 2+ + 6 PO 4 3– + 2 OH – PO 4 3– + H + H PO 4 2– + H + H 2 PO 4 – sólido liquido Disolución Desmineralización Solubilidad de las apatitas en medios ácidos . • En medio ácido se provoca una reacción de neutralización que solubiliza material sólido. • En medio alcalino se desplaza la reacción en sentido contrario, depositándose material por precipitación. Desmineralización

27. Ismael Yévenes López 1. PO 4 3- + H + HPO 4 2- + H 2 P0 4 - 2. F - + H + HF 3. OH - + H + H 2 O Desmineralización APATITAS AUMENTACON pH BAJO PRODUCTOS REACCIONAN CON H+ MAYOR AFINIDAD DEL H+ POR OH- MAYOR DESMINERALIZACION DE OHA DESMINERALIZACION DE LAS APATITAS

28. Ismael Yévenes López VELOCIDAD DISOLUCION APATITAS Aumenta: - TAMAÑO PARTICULAS - N° IMPERFECCIONES Disminuye: -IMPUREZAS ESPECIFICAS - MATERIAL DISUELTO PERMANECE VELOCIDAD DE DISOLUCION DE APATITAS