INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DENTÁRIOS

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INTRODUÇÃO AOS
MATERIAIS 
DENTÁRIOS
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TERCEIRA EDIÇÃO
RICHARD VAN NOORT BSc DPhil
Professor in Dental Materials Science, Department of Restorative Dentistry 
University of Sheffi eld, Sheffi eld, UK
INTRODUÇÃO AOS
MATERIAIS 
DENTÁRIOS
Do original: Introduction to Dental Materials, 3rd Edition
© 1994, Times Mirror International Publishers Limited. 
© 2002, Elsevier Science Limited. 
© 2007, Elsevier Limited. 
Tradução autorizada do idioma inglês da edição publicada por Mosby – um selo editorial Elsevier Inc.
ISBN: 978-0-7234-3404-7
© 2010 Elsevier Editora Ltda. 
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ISBN: 978-85-352-3547-0
Capa
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NOTA
O conhecimento médico está em permanente mudança. Os cuidados normais de segurança devem ser seguidos, mas, 
como as novas pesquisas e a experiência clínica ampliam nosso conhecimento, alterações no tratamento e terapia à base 
de fármacos podem ser necessárias ou apropriadas. Os leitores são aconselhados a checar informações mais atuais dos 
produtos, fornecidas pelos fabricantes de cada fármaco a ser administrado, para verifi car a dose recomendada, o método 
e a duração da administração e as contraindicações. É responsabilidade do médico, com base na experiência e contando 
com o conhecimento do paciente, determinar as dosagens e o melhor tratamento para cada um individualmente. Nem o 
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por esta publicação.
O Editor
CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO-NA-FONTE
SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ
N741i
 
Noort, Richard van
 Introdução aos materiais dentários / Richard van Noort ; [tradução Débora Rodrigues 
Fonseca... et al.]. - Rio de Janeiro : Elsevier, 2010. 
 il.
 
 Tradução de: Introduction to dental materials, 3rd ed
 Inclui bibliografi a
 ISBN 978-85-85-352-3547-0
 
 1. Materiais dentários. I. Título. 
09-5268. CDD: 617.695
 CDU: 616.314-7
05.10.09 06.10.09 015532
Richard van Noort tem o direito de ser identifi cado como autor desta obra 
de acordo com o Copyright, Designs and Patents Act, 1988.
REVISÃO CIENTÍFICA E TRADUÇÃO
v
REVISÃO CIENTÍFICA
Alessandra Reis
Professora Adjunta do Departamento de Dentística da Universidade Estadual de Ponta Grossa, PR
Doutora em Materiais Dentários pela Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo (USP)
Alessandro Dourado Loguercio
Professor Adjunto do Departamento de Dentística da Universidade Estadual de Ponta Grossa, PR
Doutor em Materiais Dentários pela Faculdade de Odontologia da USP
Mestre em Dentística pela Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Pelotas, RS
TRADUÇÃO
Adriana do Socorro Lima Figueiredo (Caps. 1.4, 3.2. 3.5)
Especialista em Implantodontia pela Universidade Camilo Castelo Branco (Unicastelo), SP
Cirurgiã-dentista pela Universidade Federal do Pará
Débora Rodrigues Fonseca (Caps. 2.1, 2.3 a 2.5 e 2.7)
Mestre em Anatomia (Ciências Morfológicas) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Especialista em Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial pela UFRJ
Cirurgiã Bucomaxilofacial do Hospital Geral do Andaraí, RJ
Subchefe do Serviço de Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial do Hospital Estadual Getulio Vargas, RJ
Lorena Da Rós Gonçalves (Caps. 1.1 e 1.7 a 1.9)
Professora do Instituto Orthodontic da Fatec, Niterói, RJ
Mestre e Especialista em Periodontia pela UFRJ
Especialista em Implantodontia pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
Graduada em Odontologia pela UFES
Marco Antonio Gallito (Caps. 1.6 e 1.10)
Professor Adjunto de Clínica Integrada da Universidade Federal Fluminense (UFF)
Doutor Mestre e Especialista em Dentística pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
vi REVISÃO CIENTÍFICA E TRADUÇÃO
Mariana Alves de Sá Siqueira (Caps. 1.5, 2.2 e Índice)
Doutoranda em Periodontia pela UERJ
Mestre em Ciências (pós-graduação em Ciências Médicas) pela UERJ
Especialista em Periodontia pela Universidade Veiga de Almeida (UVA), RJ
Graduada em Odontologia pela UERJ
Mariana Ribeiro de Moraes Rego (Caps. 3.6 a 3.8)
Professora Assistente do Departamento de Prótese da UERJ
Mestre em Reabilitação Oral pela Faculdade de Odontologia de Bauru (FOB-USP)
Mayra Cardoso (Cap. 3.4)
Mestre em Prótese Dentária pela UERJ
Especialista em Prótese Dentária pela Universidade do Grande Rio (Unigranrio), RJ
Rodrigo Melo do Nascimento (Cap. 3.9)
Pós-graduado em Radiologia Oral (lato sensu) pela UFRJ
Graduado em Odontologia pela UFRJ
Sarah Aparecida Ferreira Antero (Caps. 1.2, 2.6 e 3.1)
Ex-residente e Especialista em Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofaciais pela UERJ
Especialista em Estomatologia pela UFRJ
Integrante da equipe de CTBMF do Hospital Geral de Bonsucesso e do Hospital Estadual Getulio Vargas, RJ
Vinícius Farias Ferreira (Caps. 1.3 e 3.3)
Mestre em Clínica Odontológica (Periodontia) pela UFF
Especialista em Prótese Dentária pela Puc-Rio
PREFÁCIO
vii
É raro um procedimento dentário restaurador que não 
utilize um material dentário de um modo ou de outro. 
Atualmente, com o rápido desenvolvimento dos mate-
riais dentários, a sobrevida típica dos materiais dentários, 
antes de sua modifi cação ou substituição, pode algumas 
vezes ser menor que 3 anos. Portanto, dentro de um 
período muito curto, muitos materiais atualmente em 
uso serão substituídos por novos. Temos presenciado a 
introdução de novos materiais restauradores, tais como 
cimentos de ionômero de vidro modifi cado por resina 
e compômeros, e o desenvolvimento de novos procedi-
mentos para adesão em metais. A necessidade da terceira 
edição deste livro após apenas 6 anos de sua segunda 
edição é a prova de que mudanças rápidas estão ocor-
rendo. Assim, muito do aprendizado sobre os materiais 
obtido por um estudante de graduação será alterado ou 
substituído quando ele se tornar um clínico. Para acom-
panhar os rápidos avanços dos materiais dentários, o 
dentista precisa estar apto a avaliar o potencial desses 
materiais novos, o que requer mais que um conheci-
mento superfi cial dos materiais usados. O profundo 
conhecimento e a análise da composição, da química 
e das propriedades dos materiais dentários fornecerão a 
base necessária para se alcançar isso. O dentista é o prin-
cipal responsável sobre a origem dos produtos a serem 
utilizados no tratamento dentário do paciente, por con-
seguinte, precisa ter um conhecimento sólido sobre os 
materiais utilizados.
Este livro é dividido em três seções, cada qual abor-
dando um diferente aspecto da ciência dos materiais 
dentários.
SEÇÃO I: CIÊNCIA BÁSICA DOS 
MATERIAIS DENTÁRIOS
Com capítulos sobre ligações atômicas, metais, cerâ-
micas e polímeros, essa seção descreve a estrutura dos 
materiais. Além disso, há outros capítulos que apre-
sentam a terminologia usada na descrição do compor-
tamento físico, químico e mecânico dos materiais. E 
um capítulo em separado é dedicado aos princípios da 
adesão.
SEÇÃO II: MATERIAIS DENTÁRIOS DE 
USO CLÍNICO
Essa seção trata dos materiais comumente usadosno 
atendimento odontológico, incluindo amálgama den-
tário, resina composta e compômeros, cimentos de 
ionômero de vidro e cimentos de ionômero de vidro 
modifi cados por resina. São discutidas a composição, a 
química, as características de manipulação e as proprie-
dades apropriadas para seu uso clínico. O capítulo sobre 
materiais intermediários aponta as questões relacionadas 
à proteção pulpar, o que também se faz presente no 
capítulo sobre materiais endodônticos – capítulo que 
foi ampliado para incluir informações sobre a ampla 
variedade de sistemas de pinos e núcleos. A adesão da 
resina ao esmalte e à dentina é abordada em um capítulo 
separado, refl etindo a alta importância desse assunto na 
prática clínica. Os materiais de moldagem também são 
discutidos nessa seção.
SEÇÃO III: MATERIAIS DENTÁRIOS 
DE USO LABORATORIAL E MATERIAIS 
CORRELACIONADOS
Nessa seção, são apresentados ao estudante os mate-
riais usados pelos técnicos dentários na construção de 
próteses fi xas e removíveis. O conhecimento sobre os 
materiais disponíveis e sua utilização auxiliará no desen-
volvimento da compreensão sobre o trabalho do técnico 
e facilitará a comunicação com os técnicos protesistas. 
Também foi incluído nessa seção um capítulo sobre 
cimentação, descrevendo a ampla variedade de mate-
riais e procedimentos usados na Odontologia quando são 
realizadas restaurações indiretas.
viii PREFÁCIO
A fi losofi a das edições anteriores deste livro era tornar 
a ciência dos materiais dentários facilmente acessível para 
o estudante de Odontologia. Embora haja uma tendência 
de se usar a oportunidade de uma nova edição para se 
mudar tudo, resisti a isso o máximo possível. Optei por 
manter a simplicidade e clareza que sinto ter alcançado 
na primeira edição. Entretanto, os leitores familiarizados 
com as edições anteriores observarão que, no intuito 
de refl etir as mudanças nos materiais dentários de uso 
clínico, foram adicionadas muitas informações. Mantive 
os quadros de comentários ao longo do texto para enfa-
tizar os pontos de importância clínica, os quais espero 
que o leitor continue achando útil.
Deve-se observar que este livro foi elaborado com base 
na necessidade de conhecimento e é apenas o primeiro 
passo em direção ao processo de leitura independente 
e avaliação crítica dos materiais dentários. Conforme o 
título sugere, esta obra representa apenas uma introdu-
ção aos materiais dentários e obviamente existe muito 
mais a ser aprendido. A lista de leitura complementar 
ao fi nal de cada capítulo foi atualizada novamente, e o 
leitor é instigado a aproveitar o conhecimento que pode 
ser adquirido ao se ampliar a leitura sobre um assunto.
O objetivo deste livro é guiar os leitores por uma longa 
estrada para que se tornem clínicos bem-informados, que 
não saibam apenas o que deve ser feito e como deve ser 
feito, mas também por que deve ser feito. Acredito que o 
estudante da ciência dos materiais dentários encontrará 
neste livro o primeiro passo rumo à direção certa.
R. van Noort
2007
SUMÁRIO
ix
Prefácio vii
SEÇÃO UM 
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS 1
1.1 Biomateriais, biocompatibilidade e biomecânica 3
1.2 Uma perspectiva histórica 7
1.3 Estrutura atômica da matéria 13
1.4 Estrutura das cerâmicas 21
1.5 Estrutura dos metais e das ligas metálicas 27
1.6 Estrutura dos polímeros 33
1.7 Propriedades mecânicas 43
1.8 Propriedades físicas 51
1.9 Propriedades químicas 61
1.10 Princípios de adesão 67
SEÇÃO DOIS 
MATERIAIS DENTÁRIOS DE USO CLÍNICO 77
2.1 Amálgamas dentários 79
2.2 Resinas compostas e resinas compostas modifi cadas por poliácido 93
2.3 Cimentos de ionômero de vidro e cimentos de ionômero de vidro 
modifi cados por resina 119
2.4 Materiais restauradores intermediários 135
2.5 Adesão ao esmalte e à dentina 143
2.6 Materiais endodônticos 161
2.7 Materiais de moldagem 175
x SUMÁRIO
SEÇÃO TRÊS 
MATERIAIS DENTÁRIOS DE USO LABORATORIAL E MATERIAIS 
CORRELACIONADOS 197
3.1 Produtos à base de gesso 199
3.2 Resinas para base de prótese 205
3.3 Ligas fundidas para restaurações metálicas 215
3.4 Cerâmicas odontológicas 225
3.5 Restaurações cerâmicas aderidas ao metal 233
3.6 Restaurações de cerâmica pura: núcleo cerâmico de alta 
 resistência 243
3.7 Restaurações de cerâmica pura: cerâmicas unidas com resina 249
3.8 Agentes de cimentação 257
3.9 Aço inoxidável 277
Índice 285
CIÊNCIA BÁSICA 
DOS MATERIAIS 
DENTÁRIOS 
Esta seção trata da relação entre a 
microestrutura e as propriedades dos 
materiais.
Para entender por que diferentes 
materiais devem apresentar 
diversas propriedades e o que essas 
propriedades representam em relação 
ao seu uso, é necessário compreender 
algo sobre a ciência dos materiais.
Como este livro não procura torná-lo 
cientista em materiais, mas dentista 
com um bom conhecimento em 
materiais dentários, apenas os aspectos 
do comportamento dos materiais 
que são pertinentes às aplicações 
odontológicas serão considerados.
SEÇÃO UM
As questões a serem abordadas nesta 
seção são:
■ Quais são as características 
microestruturais dos materiais?
■ Como descrever as características 
comportamentais dos diferentes 
materiais?
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3
Capítulo 1.1
BIOMATERIAIS
Os materiais restauradores odontológicos descritos neste 
livro são um subgrupo especial que geralmente são des-
critos como biomateriais. Quando um material é inserido 
sobre ou colocado em contato com o corpo humano, em 
geral é chamado de biomaterial. Um biomaterial pode 
ser defi nido como um material não vivo designado a 
interagir com sistemas biológicos.
As três principais áreas de emprego dos biomateriais 
são:
■ materiais dentários restauradores, por exemplo, mate-
riais restauradores metálicos e resinosos, e ligas e cerâmi-
cas fundidas para prótese fi xa e removível intraoral;
■ implantes estruturais, por exemplo, implantes oral e 
maxilofacial e próteses articulares;
■ implantes cardiovasculares, por exemplo, cateteres, 
prótese de válvulas cardíacas e vasos sanguíneos e 
membranas de diálise e oxigenador.
Neste livro iremos nos concentrar apenas nos mate-
riais restauradores dentários. Um grande espaço é dire-
cionado para dois aspectos importantes no seu uso: sua 
composição e suas propriedades características. Também 
há considerações sobre a biocompatibilidade e biomecâ-
nica, que devem ser consideradas no uso clínico.
BIOCOMPATIBILIDADE
Quando um biomaterial é colocado em contato com os 
tecidos e fl uidos do corpo humano, invariavelmente existe 
alguma forma de interação entre o material e ambiente 
biológico. Essa interação é chamada biocompatibilidade.
Um material pode ser dito biocompatível quando tem 
a qualidade de não ser destrutivo no ambiente bioló-
gico. É importante observar que essa interação ocorre 
de duas maneiras: o material pode ser afetado de algum 
modo pelo ambiente biológico, e, de modo equivalente, 
o ambiente biológico pode ser afetado pelo material. Em 
ambas as vias, a interação deve ser benéfi ca ao paciente 
e, acima de tudo, deve ser segura para todos os pacientes 
contra qualquer reação colateral.
As reações biológicas podem ocorrer no local ou di s-
tan te do sítio de contato (p. ex., sistemicamente). A 
última, é uma consideração muito importante porque 
nem sempre estará aparente que os sintomas clínicos 
tais como reações dermatológicas, reumáticas ou neurais, 
estejam associados ao biomaterial. Tanto o paciente 
como os profi ssionais da odontologia estão expostos a 
essas interações e potenciais riscos, com o paciente sendo 
receptor dos materiais restauradores e os profi ssionais da 
odontologia, manipuladores dos materiais diariamente.
As possíveis interações entre os materiais dentários 
restauradores e o ambiente biológico incluem:
■ sensibilidade pós-operatória;
■ toxicidade;
■ corrosão;
■ hipersensibilidade/alergia.
A sensibilidade pós-operatória é a reação local ao pro-
cedimento restaurador. Está frequentemente associadaà inserção de materiais restauradores, onde existe uma 
reação pulpar adversa após o procedimento operatório. 
Embora antes se acreditasse que isso decorria da falta 
de biocompatibilidade do material restaurador em si, 
agora é bem aceito que um papel importante é desem-
penhado pelo ingresso de bactérias nas fendas entre o 
material restaurador e os tecidos dentários. Se o material 
restaurador foi capaz de prover um selamento hermético, 
que poderia impedir a invasão bacteriana, a sensibili-
dade pós-operatória desta fonte seria menos provável de 
estar presente. Uma reação pulpar pode ainda surgir se 
o material restaurador for tóxico à polpa. A prevenção 
de invasão bacteriana é uma consideração importante no 
desenvolvimento dos materiais restauradores adesivos.
Alguns materiais têm efeito positivo distinto na polpa: 
por exemplo, o hidróxido de cálcio induz a formação 
BIOMATERIAIS, 
BIOCOMPATIBILIDADE 
E BIOMECÂNICA
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS4
de dentina secundária pela polpa. Isto enfatiza que o 
requisito para o material ser compatível não é o de estar 
inerte no ambiente biológico (p. ex., que não provoque 
nenhuma reação), mas que deve, idealmente, induzir 
uma resposta que seja apropriada para a situação e alta-
mente benéfi ca.
A corrosão é uma interação indesejada entre o ambiente 
biológico e o biomaterial. Um dos exemplos odonto-
lógicos mais conhecidos é a corrosão dos amálgamas 
dentários. Essa corrosão causa a alteração de cor dos 
tecidos dentários e também está associada a uma comum 
observação da quebra das margens das restaurações de 
amálgama. Os materiais restauradores à base de compó-
sitos são conhecidos por sofrer alteração de cor na boca 
devido à ação corrosiva ao ambiente, e isso faz com que 
sejam substituídos quando a estética se torna inacei-
tável. Os efeitos corrosivos ao ambiente biológico das 
ligas fundidas usadas na construção de próteses fi xas ou 
removíveis intraorais também são alvo de preocupação. 
Quando um material é suscetível à corrosão no ambiente 
oral, ele tende a liberar grandes quantidades de produtos 
de corrosão dentro dos tecidos biológicos orais; isso pode 
provocar efeitos colaterais local ou sistemicamente.
Alguns pacientes podem desenvolver reações alérgicas 
ou de hipersensibilidade a quantidades muito pequenas 
de metais, tais como: mercúrio, níquel e cobalto; que 
podem ser liberados devido ao processo corrosivo. Assim, 
é importante que os biomateriais sejam altamente resis-
tentes à corrosão.
O mercúrio é conhecido por ser altamente tóxico 
quando presente em quantidades sufi cientes, isso recen-
temente provocou incentivos para seu uso ser banido.
Com base no que foi descrito, deve estar claro que 
é muito importante que o dentista conheça a compo-
sição e a química dos materiais a serem usados na cavi-
dade oral e como esses materiais podem interagir com o 
ambiente biológico.
IMPORTÂNCIA CLÍNICA
Os profi ssionais da odontologia são os principais 
responsáveis pelos materiais aos quais os pacientes 
serão expostos. Eles devem ter conhecimento e 
entendimento da composição dos materiais a serem 
usados e como podem afetar o paciente.
BIOMECÂNICA
Enquanto a biocompatibilidade está relacionada aos 
aspectos de segurança e com as interações biológicas 
e químicas entre o biomaterial e o ambiente biológico, 
existem outros pontos com enormes implicações para 
o desempenho dos materiais dentários restauradores. 
Por exemplo, precisamos conhecer como os materiais 
usados são capazes de suportar as forças geradas tanto 
da mastigação como da oclusão, ou uma variedade de 
outras fontes, tais como a contração de polimerização 
ou ,contração e expansão térmica. O ambiente também 
pode infl uenciar o desempenho em longo prazo do mate-
rial, se, por assim dizer, ele é suscetível à corrosão ou à 
absorção de fl uidos orais.
A função das estruturas dentais, tais como: restaura-
ções, coroas e pontes depende; portanto, não apenas das 
propriedades dos materiais, como também da qualidade 
do desenho empregado.
O comportamento dos materiais em estruturas reais 
é conhecido como mecânica. Os engenheiros usam essa 
abordagem no desenho de edifícios, pontes, carros etc. 
Por exemplo, com o conhecimento das propriedades 
dos materiais e do desenho de uma viga de concreto, 
é possível calcular se o desenho desta viga suportará a 
carga da estrutura sobre ela. De modo similar, é possível 
desenhar pontes suspensas, que não desmoronam com 
o peso do tráfego.
Quando a mecânica é aplicada aos biomateriais, é 
chamada biomecânica; é a aplicação dos princípios da 
engenharia ao corpo humano.
Um exemplo restaurador odontológico em que as 
considerações da biomecânica são importantes é a fra -
tura de uma restauração. Esse problema aparece com 
os amálgamas dentários em particular; cuidado com 
as limitações desse material restaurador e como essas 
afetam o desenho das cavidades pode evitar muitas 
falhas em potencial. A fratura de um segmento cerâ-
mico de uma restauração metalocerâmica pode ocorrer 
devido a cargas excessivas de interferências oclusais; 
isso pode ser evitado por um desenho modifi cado.
De modo similar, a falha de uma ligação adesiva 
entre a restauração e o dente pode ocorrer devido a 
limitações das propriedades de um dado material em 
particular, tal como a contração por polimerização, 
gerando tensão na interface excessiva. A falha adesiva 
persistente de uma ponte cimentada com resina 
pode ocorrer devido a um desenho inadequado que 
é incapaz de resistir às cargas aplicadas. Tal problema 
não deve ser resolvido meramente pela nova cimenta-
ção da ponte, e uma abordagem alternativa deve ser 
considerada.
Quando duas superfícies entram em contato, existe 
uma tendência para que uma das superfícies provoque 
remoção do material da outra superfície. Isso é o pro-
cesso de desgaste, e continua a ser um problema nos 
materiais restauradores à base de compósitos. A principal 
contribuição para o processo de desgaste é a carga apli-
cada. Também é importante conhecer como essa carga 
provoca dano ao material. As restaurações podem ser 
desenhadas para que minimizem esse problema, e não 
devem ser usadas em circunstâncias nas quais o material 
é inadequado.
BIOMATERIAIS, BIOCOMPATIBILIDADE E BIOMECÂNICA 5
Esses tipos de interação entre as propriedades de um 
material, desenho estrutural e ambiente formam a base 
da biomecânica.
IMPORTÂNCIA CLÍNICA
É importante que o clínico seja capaz de distinguir entre 
as falhas do material e no desenho do preparo cavidade.
RESUMO
O principal objetivo de um bom desenho na odontologia 
restauradora é evitar o fracasso da restauração. Entre-
tanto, deve-se observar que a falha pode se originar de 
várias maneiras. Algumas falhas podem ser devido à falta 
de estética. Um exemplo claro disso é a alteração de cor 
de materiais restauradores à base de compósitos, e isso 
indica a falta de estabilidade química no ambiente bio-
lógico. Um material pode precisar ser removido porque 
provoca uma reação alérgica ou corrói excessivamente. 
Esses são aspectos da biocompatibilidade do material.
Do mesmo modo, uma restauração pode fracassar 
mecanicamente porque fratura ou mostra um desgaste 
excessivo, possivelmente por causa do desenho ruim ou 
porque o material foi usado em circunstâncias inadequa-
das para essas propriedades.
Então, o desempenho clínico das restaurações dentá-
rias depende de:
■ seleção apropriada do material, com base no conheci-
mento das suas propriedades;
■ ótimo desenho da restauração; e
■ conhecimento de como o material interagirá com o 
ambiente biológico.
Todos esses aspectos de biocompatibilidade e biome-
cânica dos materiais dentários serão abordados de modo 
apropriado.
LEITURA COMPLEMENTAR
Brunski JB, Puleo DA, Nanci A (2000) Biomaterials and 
biomechanics of oral and maxillo-facial implants: current 
status and future developments. Int J Oral Maxillofac 
Implants 15: 15
Eliades G, Eliades T, Brantley WA, Watts DC (2003) Dental 
materialsin vivo: aging and related phenomena. 
Qintessence Publishing Co, 
Chicago, IL
Esquivel-Upshaw JF, Anusavice KJ (2000) Ceramic design 
concepts based on stress distribution analysis. Compend 
Contin Educ Dent 21: 649
Smith DC (1982) The biocompatibility of dental materials. In: 
Smith DC, Williams DF (eds) Biocompatibility of dental 
materials, vol 1, ch 1. CRC Press, Boca Raton, FL
Waters NE (1992) Dental biomechanics and the dental 
curriculum. J Dent 20: 195–198
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7
Capítulo 1.2
INTRODUÇÃO
Acredita-se que a dentição defi ciente é um problema dos 
tempos modernos, iniciado como uma consequência do 
excesso de tudo que “é ruim, mas é bom”! À primeira 
vista, a dieta de antigamente, que consistia em carne 
crua, peixe, pão de centeio e grãos, deveria ser conside-
rada melhor para a dentição do que os alimentos cozidos 
e com altos teores de açúcares consumidos hoje. Entre-
tanto, os alimentos não eram lavados com tanto cuidado 
quanto agora, o que signifi ca que continham grãos de 
areia, pedras e cascas, que tinham o efeito de desgasta 
as superfícies triturantes dos dentes. A camada protetora 
de esmalte é fi na e a dentina adjacente era desgastada 
rapidamente. Por fi m, a polpa era exposta e invadida por 
bactérias que, pouco depois, causavam a formação de um 
abscesso, não deixando outro recurso senão a exodontia 
do dente acometido. Os problemas decorrentes eram ter-
ríveis e retornaremos a estas questões mais adiante.
Deste modo, a perda de dentes não é de forma alguma 
um problema recente e tem acompanhado a humani-
dade ao longo do tempo. 
ETRUSCOS (1000-600 A.C.)
Para verifi car os registros mais antigos sobre o tratamento 
da patogênese dentária, temos que recorrer a períodos 
bem anteriores à época de Cristo. Embora muito tenha 
se perdido com o passar do tempo, os etruscos realmente 
deixaram um legado odontológico de alta qualidade. 
Os etruscos foram um povo vindo do Oriente “Próximo” 
e que se estabeleceram na península da Itália. Foram os 
antepassados dos romanos (sobre os quais tiveram grande 
infl uência) e prepararam as bases para a formação do 
Império Romano. A qualidade de seus trabalhos artesa-
nais era excepcional. Suas habilidades eram empregadas 
para boas fi nalidades, uma vez que desgastavam dentes de 
cadáver modelando-os como os dentes artifi ciais e usavam 
o ouro para adaptar o dente no lugar. O ouro possuía duas 
vantagens: ser esteticamente aceitável e ser um dos poucos 
metais disponíveis com a maleabilidade necessária para a 
produção de formas complexas.
Os romanos devem ter herdado, pelo menos, parte do 
interesse dos etruscos sobre dentes, como evidenciado 
em um dos artigos da lei das Doze Tábuas, que estabe-
lecia que:
Causar a perda de um dente de um homem livre resul-
tará em uma multa de 300 As. 
Mais notável, talvez, seja o fato de que esta proteção 
também era oferecida aos escravos; entretanto, neste 
caso a multa era de apenas 100 As. Embora não tenham 
restado evidências físicas sobre o uso de próteses dentais, 
pode-se inferir que os mesmos tenham sido utilizados 
com base nos registros escritos. Horácio (65 a.C.) escre-
veu sobre “bruxas sendo perseguidas e correndo tão 
rápido que uma delas perdeu seus dentes” e ainda, mais 
tarde, Martial (40-100 d.C.) fez referência a dentes de 
marfi m e madeira.
A IDADE DAS TREVAS 
Pouco se sabe sobre o que aconteceu na Odontologia 
desde a época de Martial até o século XVI e este período 
deve ser considerado como a “Idade das Trevas da Odon-
tologia”. Devemos esse período a nossa santa padroeira 
das doenças odontológicas, Santa Apolônia. Ela foi inci-
tada a proferir blasfêmias, sob a ameaça de ter seus dentes 
extraídos ou ser queimada na fogueira. Ela escolheu ser 
queimada! Isto deixou a igreja realmente em um dilema, 
pois poderia ser interpretado como suicídio, que não 
era permitido. Neste caso o problema foi contornado ao 
considerarem a situação como vontade divina. 
Há registros curiosos dispersos por todo este período, 
mostrando que a dor de dente era um problema per-
sistente. Por exemplo, uma pessoa ilustre fi cou conhe-
UMA PERSPECTIVA 
HISTÓRICA
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS8
cida por cobrir seu rosto com um tecido a fi m de 
esconder a perda de dentes, sempre que havia uma 
importante função a ser executada. Esta era ninguém 
menos que a Rainha Elizabeth I. Havia também Luis 
XIV, o “Rei Sol”, que sofria muito com as dores de 
dente e teve que tomar muitas decisões importan-
tíssimas, como a revogação do Edito de Nantes (em 
1642), enquanto sofria com dores insuportáveis. Possi-
velmente isto aturdiu seu julgamento. 
AS PRIMEIRAS DENTADURAS 
(SÉCULO XVIII)
No século XVIII, tornou-se possível produzir modelos 
razoavelmente precisos da boca com o uso de cera. Estes 
modelos eram então usados como moldes sobre os quais 
dentaduras de marfi m eram esculpidas na forma neces-
sária. Na fase fi nal do século XVIII, vários artesãos pro-
duziam dentes de marfi m delicadamente esculpidos. Eles 
se fi xaram nos negócios exclusivamente para fornecer 
dentes falsos aos mais abonados. Claro que este tipo 
de Odontologia não estava disponível para a população 
em geral.
Dentaduras inferiores feitas de marfi m e dentes de 
cadáveres funcionavam razoavelmente bem e manti-
nham sua posição sem muita difi culdade, especialmente 
se reforçadas por um pouco de chumbo. As difi culdades 
realmente existiram com as dentaduras superiores que 
não se mantinham no lugar devido ao peso e ao encaixe 
defi ciente. A fi m de superar este problema, a dentadura 
superior era encaixada sobre a inferior com o uso de 
molas ou dobradiças. Esta técnica garantia que a denta-
dura superior seria sempre empurrada para cima contra 
o palato, porém, como se pode imaginar, eram próteses 
grandes, incômodas e muito pesadas.
Obviamente, o uso de dentes de cadáveres não era 
higiênico. Da mesma forma, o marfi m é levemente poroso 
e assim apresentava-se como um substrato ideal para 
o acúmulo de bactérias. De fato, George Washington 
embebia regularmente suas dentaduras em vinho do 
Porto, aparentemente para tolerar o gosto desagradável 
e disfarçar o odor.
Em 1728, Fauchard sugeriu que as dentaduras deve-
riam ser confeccionadas com porcelana ao invés das inser-
ções de marfi m com dentes de cadáveres, alegando que a 
porcelana seria mais atraente (já que poderia ser pigmen-
tada se necessário) e consideravelmente mais higiênica. 
O que tornou esta sugestão possível foi a introdução na 
Europa do segredo da confecção da porcelana pelo padre 
d´Entrecolle, um jesuíta que havia passado muitos anos 
na China. Devido aos problemas da alta contração da 
porcelana durante a cocção, não surpreende que tivemos 
que esperar até 1744 pelo primeiro registro documentado 
de uma dentadura de porcelana, confeccionada por um 
homem chamado Duchateau. 
A ERA VITORIANA
Os vitorianos desaprovavam o uso de dentaduras por 
se tratar de uma extrema vaidade, porém, mais ainda, 
devido ao fato de serem inúteis para a mastigação! 
Contudo, dentes falsos ainda eram usados em grande 
parte pelos ricos. Comenta-se que o fato de não serem 
funcionais, combinado com o recato vitoriano, está por 
trás do hábito que se desenvolveu durante aquela época 
de comer na cama logo antes do jantar. Um hábito que 
dava segurança contra qualquer possível desastre na 
mesa do jantar assim, como tornava possível as afetações 
românticas que as jovens damas mantinham no ar. 
Várias descobertas importantes feitas durante o século 
XIX tiveram um profundo efeito no tratamento das 
doenças dentárias. A primeira delas foi feita por volta 
de 1800 por um “dentista” da Filadélfi a chamado James 
Gardette. 
Ele havia esculpido um conjunto completo de denta-
duras de marfi m e as entregou à paciente dizendo que 
não tinha tido tempo de encaixar as molas, mas que vol-
taria para fazê-lo assim que pudesse. (Era costume naque-
les dias que o dentista visitasse o paciente!) Resultouque quando Gardette retornou, ele se espantou ao pedir 
que a paciente fosse buscar as dentaduras e a paciente 
respondeu que ela as estava usando desde a entrega. Ela 
observou que as dentaduras estavam um pouco descon-
fortáveis inicialmente, mas insistiu, e, logo após, notou 
que elas estavam bastante confortáveis e que as molas 
não eram necessárias. 
Ao examinar as dentaduras, ele percebeu imediata-
mente que a retenção das mesmas se dava por uma 
combinação de efeito de sucção, criado pela pressão dife-
rencial da atmosfera e da película de fl uido, e dos efeitos 
da tensão de superfície do fl uido. Esta retenção foi conse-
guida devido ao encaixe preciso da dentadura, tornando 
as molas desnecessárias, caso a dentadura pudesse ser 
feita de modo a encaixar-se o mais fi elmente possível 
aos contornos das estruturas bucais. Infelizmente, a pro-
dução de dentaduras bem ajustadas ainda representa um 
sério problema, ao qual retornaremos adiante. 
Nessa época, a extração de um dente comprometido 
representava um problema terrível porque não havia 
métodos indolores para realizar a exodontia. Esta situa-
ção mudou radicalmente em 1844 devido à astúcia de 
um jovem dentista chamado Horace Wells que descobriu 
os efeitos anestésicos do óxido nitroso, mais conhecido 
como “gás hilariante”. Numa noite, ele estava presente 
em uma apresentação pública sobre os efeitos agradáveis 
do gás hilariante. Um amigo que tinha se submetido ao 
gás fi cou muito violento enquanto estava sob seu efeito 
e, em meio à confusão, ele tropeçou e feriu gravemente 
sua perna. Ele não percebeu o ferimento até que Wells 
apontou para a perna suja de sangue e ele respondeu 
não ter sentido nada. Wells percebeu imediatamente a 
UMA PERSPECTIVA HISTÓRICA 9
importância da descoberta e no dia seguinte se submeteu 
à remoção de um de seus próprios dentes com a ajuda 
do gás. O procedimento acabou sendo altamente bem-
sucedido e, pouco depois, muitas vítimas de odontalgias 
foram submetidas a exodontias indolores. 
Infelizmente, Wells não viveu o sufi ciente para ver 
os benefícios de sua descoberta, já que cometeu suicídio 
três anos mais tarde após tornar-se viciado em clorofór-
mio. Como consequência da descoberta de Wells, muitas 
pessoas tiveram seus dentes extraído sem dor. 
Naquela época, poucos tinham condições de comprar 
uma dentadura esculpida em marfi m ou porcelana. 
Outras técnicas tinham sido desenvolvidas, pelas quais 
era possível obter impressões precisas das estruturas 
bucais e boa parte do marfi m era substituída por ouro 
coesivo, martelado até obter uma estrutura delgada sobre 
um modelo. A fi xação dos dentes artifi ciais ao ouro era 
um processo difícil e demorado e, como as dentaduras, 
era também caro.
Esta situação estava para mudar de maneira drástica 
com a invenção de Charles Goodyear (por volta de 1850) 
do processo de vulcanização. Neste processo, a borracha 
era endurecida na presença de enxofre para produzir 
um material chamado vulcanite. Este material não era 
apenas barato, mas também fácil de trabalhar; poderia ser 
modelado para fornecer um encaixe preciso ao modelo 
e, portanto, às estruturas bucais. Entretanto, a ideia não 
se propagou tão rapidamente como se esperaria porque 
a empresa Goodyear Rubber detinha todas as patentes 
do processo e cobrava dos dentistas até US$ 100 por ano 
para usá-lo, além de uma taxa de US$ 2 por dentadura. 
Esta situação mudou quando a patente expirou em 1881 
e dentaduras baratas poderiam se tornar disponíveis para 
as pessoas necessitadas. 
Atualmente, a vulcanite foi substituída pelas resinas 
acrílicas, que surgiram com a descoberta dos polímeros 
sintéticos, inicialmente confeccionados entre as duas 
Guerras Mundiais. A cera também foi substituída por 
uma ampla gama de materiais para moldagem bucal com 
qualidades muito superiores; o que possibilitou a cons-
trução de próteses complexas e bem ajustadas.
CONSERVAÇÃO DENTÁRIA
Se o século XIX foi a época da substituição dentária, o 
século XX deve ser considerado a época da preservação 
dentária. Por exemplo, em 1938, 60% dos tratamentos 
odontológicos ainda envolviam o fornecimento de den-
taduras, mas em 1976 este número caiu para 7%, com o 
restante consistindo essencialmente em procedimentos 
odontológicos conservadores.
É claro que a ideia de preservar um dente com lesão 
de cárie não era, de forma alguma, nova. Já no sécu lo XI, 
Rhazes sugeriu que cavidades dentárias poderiam ser pre-
enchidas com uma mistura de alume, barro e mel. O óleo 
de cravo foi lançado por Ambrose Pare (1562) para aliviar 
a dor de dente e Giovanni de Vigo (1460-1520) sugeriu 
o uso de folhas de ouro para preencher cavidades. Pierre 
Fauchard (1728), considerado por muitos o pai da Odon-
tologia, discutiu muitos aspectos desta profi ssão, incluindo 
procedimentos operatórios e protéticos, mencionando o 
chumbo, o estanho e o ouro como possíveis materiais de 
preenchimento. 
Entretanto, havia várias lacunas importantes sobre o 
conhecimento da dentição que impediam o desenvolvi-
mento de técnicas odontológicas conservadoras. 
Havia uma falta de compreensão sobre as razões que 
levaram a lesão de cárie dentária, a qual era original-
mente atribuída a algum espírito maligno que invadia 
o dente. Alguns pensavam que a degradação ocorria por 
causa de vermes e estimulavam o uso de várias tinturas 
desagradáveis com o objetivo de matá-los.
Os primeiros procedimentos odontológicos conser-
vadores sérios não foram colocados em prática até a 
segunda metade do século XIX. A partir de então foi 
possível trabalhar nos dentes dos pacientes sem causar 
desconforto e dor intensa, graças à descoberta dos anes-
tésicos. Esta descoberta tornou possível o uso das brocas 
odontológicas. 
A primeira broca somente tornou-se disponível por 
volta de 1870, o que é surpreendente, já que a perfuração 
de um dente sem anestesia seria impensável. Agora o 
preparo dos dentes poderia ser realizado, sendo possível 
executar procedimentos mais ousados do que meramente 
a extração em massa dos dentes com lesões de cárie. 
COROAS E PONTES
Por volta da virada do século, alguns trabalhos odontoló-
gicos altamente avançados foram executados de maneira 
que dentes gravemente destruídos podiam ser recons-
truídos com coroas de porcelana. Este procedimento foi 
benefi ciado pela invenção de um cimento que endu-
receria na boca (isto é, cimento de fosfato de zinco), o 
qual ainda é até hoje amplamente utilizado. As cartas 
de Roosevelt, presidente dos Estados Unidos da América, 
aos seus pais quando era jovem, ilustra a grande satisfa-
ção proporcionada pela nova invenção:
Depois do almoço fui ao dentista e agora estou sem o 
meu dente da frente. O dentista o arrancou bem rápido 
e sem dor, fez moldagem da raiz e do espaço e está 
cozinhando a peça de porcelana. Espero colocá-la na 
próxima sexta-feira e, até lá, evitarei qualquer evento 
social, pois me sinto ridículo falando assobiando que 
nem uma chaleira e parecendo um banguela. 
19 de maio de 1902.
Esta carta foi seguida por outra, uma semana mais 
tarde na qual ele escreve:
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS10
Meu dente já não é um sonho, é um fato consumado. 
Foi colocado na sexta-feira e é perfeito no formato, cor, 
brilho, textura etc. Sinto-me como uma nova pessoa e 
três garotas já me cortejaram.
Obviamente um cliente satisfeito!
Como é frequentemente o caso das rápidas evolu-
ções, alguns problemas ocorreriam adiante. Um destes 
foi destacado por um médico inglês, William Hunter, 
que acusava o que foi então chamado de “Odonto-
logia americana” de contribuir para a má saúde de 
muitos de seus pacientes. Ele tinha vários pacientes 
com enfermidades sem diagnóstico até que notou os 
trabalhos restauradores extensos em suas bocas. Estas 
pontes e coroas pareciam sujas e estavam circundadas 
por tecido de aspecto insalubre, já que a higiene bucal 
era quase inexistente. Naquela época não se executava 
tratamento endodôntico, então as raízes dos dentes 
tornavam-seinfectadas rapidamente. Em muitas ocasi-
ões, as coroas e pontes eram construídas sobre dentes 
muito comprometidos. Ele sugeria que estas coroas 
e pontes fossem removidas e os dentes extraídos o 
que levava os pacientes a reagir com consideráveis 
objeções devido ao custo do tratamento odontológico. 
Porém, dentre os que concordavam com a remoção 
das pontes, vários apresentavam melhora imediata na 
saúde. Isto levou Hunter a descrever a Odontologia 
americana como “mausoléus de ouro sobre uma massa 
séptica”. Consequentemente, os dentes eram consi-
derados os culpados de todas as classes de doenças 
que não podiam ser prontamente diagnosticadas e isto 
fez com que muitos dentes perfeitamente saudáveis 
fossem extraídos sem necessidade.
Finalmente, a razão prevaleceu com a introdução, em 
1913, do equipamento de raios X por C. Edmund Kells. 
Agora poderia ser demonstrado se um dente com raiz 
necrosada estava saudável ou não. Se estivesse saudável 
poderia ser mantido e apenas seria removido caso esti-
vesse comprometido. 
Atualmente consideramos o uso de coroas e pontes 
como algo certamente garantido. Novos desenvolvimen-
tos ainda poderiam nos estimular, como a introdução das 
facetas cerâmicas nos anos 1980 e o rápido desenvolvi-
mento da tecnologia CAD-CAM que abriu novas opor-
tunidades com materiais novos como a alumina pura e 
o zircônio, os quais permitem a confecção de pontes de 
cerâmica pura. 
MATERIAIS RESTAURADORES
A metade do século XIX presenciou a organização da 
Odontologia como uma profi ssão assim como o surgi-
mento de muitas sociedades odontológicas, bem como 
de vários periódicos científi cos na área. Um dos primei-
ros atos da Sociedade Americana de Cirurgiões Dentistas 
(American Society of Dental Surgeons) foi a proibição do 
uso do amálgama de prata por seus membros, resultando 
na “guerra do amálgama”. 
O amálgama é uma mistura de prata, estanho e mercú-
rio e foi um dos primeiros materiais restauradores usados 
em Odontologia. Entretanto, muitos problemas surgiram 
com o uso deste material devido à falta de compreensão 
sobre suas qualidades. Só depois do trabalho de G. V. 
Black que alguma ordem foi estabelecida contra o caos.
Ele publicou dois volumes sobre dentística operató-
ria em 1895 os quais se tornaram a norma mundial 
para dentística restauradora. O amálgama não tinha uma 
reputação muito boa até Black ter estudado o compor-
tamento do amálgama em detalhes e como usá-lo da 
melhor maneira. Entretanto, a partir de então até nossos 
dias, o amálgama tornou-se um dos mais importantes 
materiais restauradores usados em Odontologia. 
Grande crédito deve ser dado a seu intelecto e habi-
lidade já que apenas agora parte de sua fi losofi a está 
sendo desafi ada; especialmente à luz do conhecimento 
atual comparado ao que se sabia nos anos 1900. É uma 
lição que a Odontologia terá que aprender repetidas 
vezes à medida que novos materiais são introduzidos no 
mercado (Tabela 1.2.1). 
RESUMO
Como se pode observar da discussão prévia, existem 
várias técnicas restauradoras que os cirurgiões-dentistas 
precisam conhecer. Além disso, os cirurgiões-dentistas 
usam uma ampla variedade de diferentes materiais, 
alguns duros e rígidos e outros macios e fl exíveis. 
É importante que o cirurgião dentista avalie comple-
tamente as várias características destes materiais e suas 
limitações tornando-os úteis nas aplicações odontoló-
gicas. Somente assim o cirurgião-dentista estará apto a 
selecionar o material mais adequado para uma determi-
nada aplicação. 
UMA PERSPECTIVA HISTÓRICA 11
Greener EH (1979) Amalgam: yesterday, today and tomorrow. 
Oper Dent 4: 24
Hyson JM Jr (2003) History of the toothbrush. J Hist Dent 51: 
73–80
Irish JDA (2004) 5,500 year old artifi cial human tooth from 
Egypt: a historical note. Int J Oral Maxillofac Implants 19: 
645–647
Little DA (1982) The relevance of prosthodontics and the 
science of dental materials to the practice of dentistry. J 
Dent 10: 300–310
Phillips RW (1976) Future role of biomaterials in dentistry and 
dental education. J Dent Educ 40: 752–756
Tabela 1.2.1 Marcos históricos dos materiais dentários 
600 a.C. Trabalhos de pontes em ouro dos etruscos
1480 d.C. Primeiro registro autêntico de obturações de ouro em dentes humanos por Johannes Arculanus, 
Universidade de Bolonha
Anos 1500 Dentaduras de marfi m começaram a ser esculpidas em modelos de cera
1728 Fauchard propôs o uso da porcelana
1744 Duchateau registra a produção da primeira dentadura de porcelana
1826 Taveau de Paris sugere o uso de prata e mercúrio para elaborar uma pasta para restauração dos dentes
1839 O primeiro periódico odontológico é publicado: American Journal of Dental Science
Anos 1840 “Guerra do amálgama” – o uso do amálgama de prata é proibido
1850 Charles Goodyear inventou a vulcanite – borracha endurecida com enxofre
1879 É introduzido o primeiro cimento com endurecimento na boca, o fosfato de zinco
Anos 1880 São desenvolvidos os cimentos de silicato
1895 G. V. Black publica o primeiro estudo detalhado sobre as propriedades do amálgama
1907 W. H. Taggart de Chicago inventou um método prático para fundir incrustações (restaurações inlays) 
de ouro
Anos 1950 Introdução da resina acrílica para restaurações e dentaduras
1955 Buonocore descobriu a técnica de condicionamento ácido para adesão ao esmalte
1970 Os compósitos começam a substituir os cimentos de silicato
1976 Os cimentos de ionômero de vidro são inventados por A. Wilson
1978 Os compósitos fotoativados aparecem no mercado 
1983 Horn lança as facetas cerâmicas fi xadas por resina
1985 Desenvolvimento dos agentes de união dentinária
1988 Introdução dos cimentos de ionômero de vidro modifi cados por resina 
1994 O primeiro compômero aparece no mercado
LEITURA COMPLEMENTAR 
van Noort R (1985) In defence of dental materials. Brit Dent J 
158: 358–360
Wildgoose DG, Johnson A, Winstanley RB (2004) 
Glass/ceramic/refractory techniques, their 
development and introduction into dentistry: a 
historical literature review. J Prosthet Dent 
91: 136–143
Williams HA (1976) The challenge tomorrow in dental care 
delivery. J Dent Educ 40: 587
Woodforde J (1971) The strange story of false 
teeth. Universal-Tandom Publ. Co.,
London
Esta página foi intencionalmente deixada em branco
13
Capítulo 1.3
ESTRUTURA 
ATÔMICA DA 
MATÉRIA
INTRODUÇÃO
Todos os materiais são construídos de átomos ou molé-
culas, de maneira que não é surpreendente observar uma 
íntima relação entre a estrutura atômica dos materiais e 
suas propriedades. A natureza dos átomos e o modo em 
que se encontram arranjados são importantes neste con-
texto. Os átomos se combinam para determinar a microes-
trutura do sólido e, como consequência, estabelecem suas 
propriedades. Portanto, para se entender as propriedades 
dos materiais deve-se ter um entendimento da maneira 
como os átomos podem se combinar para formar sólidos.
UNIÃO DOS ÁTOMOS
Quando dois átomos encontram-se próximos podem 
se ligar e formar uma molécula. Qualquer ligação que 
se forma é chamada ligação primária. Entretanto, estes 
podem repelir-se e manter sua característica individual. 
Dependendo do grau de interação entre os átomos podem 
ser formados um dos três estados da matéria, sendo estes: 
gases, líquidos ou sólidos. Estes são considerados os três 
estados principais da matéria, em que o estado é defi -
nido como: a parte estruturalmente homogênea de um 
sistema e; cada estado apresenta sua estrutura própria e 
propriedades associadas distintas. No estado gasoso há 
pouca ou nenhuma resistência relativa aos movimentos 
dos átomos e moléculas, enquanto no estado líquido 
a resistência a esses movimentos é consideravelmente 
maior. Entretanto, as moléculas ainda podem movimen-
tar umas sobre as outras com grande facilidade. O movi-
mento dos átomos e moléculas é restrito a uma vibração 
local nos sólidos, embora algum movimento em nível 
atômico seja possível por meio da difusão. 
O fator que controla a formação daunião é a energia 
e uma união apenas se formará se resultar na diminuição 
da energia total dos átomos que estão se ligando. Isto 
signifi ca que a energia total da molécula deve ser menor 
que o somatório das energias dos átomos isolados, inde-
pendentemente da ligação que estiver sendo formada. O 
diagrama de separação energética é uma maneira simples 
de visualização deste fenômeno. O diagrama considera 
o efeito da movimentação de dois átomos próximos em 
sua energia total. Uma curva típica de separação energé-
tica é apresentada na Figura 1.3.1.
Quando dois átomos estão separados e distantes, a 
energia é 2Ea, e Ea é a energia total de um átomo. Con-
forme os átomos se aproximam, a energia total começa 
a diminuir até atingir o mínimo Em, a uma distância a0. 
Posteriormente, com a maior aproximação dos átomos, 
a energia total aumenta devido à repulsão entre suas 
camadas de elétrons. Com a aproximação maior ainda, 
seus núcleos começam a repelirem-se, porém tal proxi-
midade não é em geral encontrada em circunstâncias 
normais. Desta maneira, diz-se que os átomos tem atração 
em distâncias maiores e repulsão quando próximos. 
As condições para que dois átomos se liguem depen-
derão das confi gurações dos elétrons dos átomos, que 
são fatores determinantes da sua reatividade química. 
Quanto mais estável for a confi guração dos elétrons, 
menos reativo será o átomo, com o extremo da estabili-
dade sendo os “gases inertes” tais como o argônio, hélio 
e neônio, que são praticamente não reativos. A quase 
não reatividade destes é causada pelo fato destes átomos 
terem sua camada mais externa completa, sem oportu-
nidade para união com outros elétrons no átomo e sem 
elétrons “reserva” ou “soltos” para deixar o átomo. 
Todos os átomos tentam encontrar seu estado de 
menor energia, e isso é o mesmo que terem a última 
camada de elétrons completa, assim como os gases inertes 
têm. Os átomos de alguns elementos possuem “lugares” 
para elétrons em sua última camada, enquanto átomos 
de outros elementos apresentam elétrons “disponíveis” 
em suas órbitas mais externas. Pela combinação de um 
com outro, estas duas diferenças podem tornar as órbitas 
externas completas. A formação das ligações, portanto, 
envolve apenas os elétrons de valência mais externos.
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS14
TIPOS DE LIGAÇÕES PRIMÁRIAS
Existem três tipos de ligações primarias: covalente, iônica 
e metálica.
Ligações Covalentes
A ligação covalente é a ligação mais simples e mais 
forte. Ela se dá quando os átomos compartilham seus 
elétrons de modo que cada camada de elétrons atinge 
uma estrutura semelhante a um gás inerte. A formação 
de tal ligação para dois átomos de hidrogênio é mostrada 
na Figura 1.3.2.
À medida em que dois átomos se aproximam e as ór bi-
tas dos elétrons começam a se sobrepor, é formada a ór bita 
da molécula onde os dois elétrons são compartilhados 
pelos dois núcleos. Uma vez que os elétrons passarão 
a maior parte do tempo na região em que as órbitas se 
sobrepõem, a ligação é altamente direcional. 
Ligações Iônicas
Um átomo, tal como o sódio, gostaria de perder o seu 
único elétron de valência, uma vez que isso o deixaria 
com a confi guração similar à do neônio. Naturalmente, 
isto não pode acontecer a menos que exista outro átomo 
próximo que aceite o elétron rapidamente. 
Os elementos que podem adquirir uma estrutura 
semelhante a dos gases inertes pela aquisição de um 
elétron são o fl úor, cloro, bromo e iodo, conhecidos 
coletivamente por halogênios. Portanto, se um átomo de 
sódio e um de cloro puderem se interagir, ocorrerá uma 
transferência completa do átomo de valência do átomo 
de sódio para o de cloro. Ambos atingirão uma estrutura 
de gás inerte com o sódio apresentando carga positiva 
devido à perda de um elétron negativo e o cloro apresen-
tando carga negativa pela aquisição de um elétron extra. 
Esses dois íons serão atraídos um pelo outro devido às 
suas cagas elétricas opostas com consequente redução na 
energia total do par com a aproximação. Isso é mostrado 
no modelo da Figura 1.3.3; tais ligações são denomi-
nadas iônicas. 
Uma diferença importante entre as ligações covalente 
e iônica é que a última não é direcional. Isto porque a 
ligação iônica é resultante de campos eletrostáticos que 
envolvem íons e estes campos interagirão com quaisquer 
outros íons na proximidade. 
Ligações Metálicas 
A terceira ligação primária é a ligação metálica. Ela ocorre 
quando se tem um grande agregado de átomos, em geral 
em um sólido, que facilmente doam elétrons de sua 
última camada. Em tal situação, os elétrons podem se 
mover quase que livremente através do sólido, gastando 
seu tempo passando de um átomo para outro. As órbitas 
dos elétrons nas ligações metálicas possuem energia 
menor que as órbitas dos elétrons de um átomo indivi-
dual. Isto se deve aos elétrons de valência estarem sempre 
mais próximos de um ou outro núcleo do que estariam 
em um átomo isolado. Uma nuvem de elétrons, como 
demonstrado na Figura 1.3.4, rodeia os átomos. Assim 
como a ligação iônica, esta ligação não é direcional. 
Energias de Ligação
Uma característica importante de uma ligação é a energia 
de ligação. Esta é a quantidade de energia que precisa ser 
fornecida para separar os dois átomos e é igual a 2Ea – Em, 
E
ne
rg
ia
Distância interatômica
Figura 1.3.1 Curva de separação energética para dois 
átomos, cada um com energia Ea. Cátion Ânion
Figura 1.3.3 Formação de uma ligação iônica entre o sódio e 
o cloro. 
Figura 1.3.2 Dois átomos de hidrogênio combinados por 
ligação covalente para formar o gás de hidrogênio. 
ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA 15
como defi nido na Figura 1.3.1. A energia de ligação 
típica para cada um dos três tipos de ligação é apresen-
tada na Tabela 1.3.1. 
Uma característica geral que pode ser observada da 
energia de ligação é que a ligação covalente tende a ser a 
mais forte, seguida pela ligação iônica e então fi nalmente 
pela ligação metálica. Existe uma grande variedade de 
energia de ligação para as ligações metálicas, com algumas 
se aproximando das ligações iônicas e outras sendo muito 
baixas. O mercúrio possui uma energia de ligação muito 
baixa, formando uma ligação que não é forte o sufi ciente 
para sequer manter os átomos em posição na tempe-
ratura ambiente, resultando na liquefação do mercúrio 
nesta temperatura. 
A FORMAÇÃO DOS SÓLIDOS
Sólidos Iônicos
Os íons são cercados por campos eletrostáticos não dire-
cionais e é possível que os íons carregados positiva e 
negativamente encontrem um arranjo posicional que 
pode ser mutuamente benéfi co, com o objetivo de 
encontrar uma energia menor. Os íons podem formar 
uma rede tridimensional e regular com o exemplo do 
cloreto de sódio mostrado na Figura 1.3.5.
As substâncias iônicas, tais como: os cloretos, nitretos 
e óxidos de metais são os blocos estruturais básicos para 
a construção de um grupo de materiais conhecidos como 
cerâmicas, em que um grupo muito especial são os vidros 
(Cap. 1.4). Estes materiais são muito estáveis devido às 
suas altas forças de ligação. 
Sólidos Metálicos
Um arranjo semelhante àquele dos sólidos iônicos é 
possível com ligações metálicas. Neste caso, não há uma 
atração eletrostática forte entre os átomos (como havia 
entre os íons nos sólidos iônicos), na medida em que 
se mantêm unidos pela nuvem de elétrons; esta nuvem 
forma a base dos metais que serão discutidos no Capí-
tulo 1.5.
Sólidos Covalentes
Há apenas poucas situações em que os átomos do mesmo 
elemento se unem por ligações covalentes para formar 
um sólido; estes são o carbono, o silício e o germânio. É 
a direcionalidade da ligação covalente que a difere essen-
cialmente das outras duas ligações primárias. A direcio-
nalidade impõe sérias limitações nos possíveis arranjos 
dos átomos. 
Um exemplo de sólido ligado covalentemente é o dia-
mante, que é uma forma de carbono. O carbono possui 
um arranjo de elétrons em sua última camada de tal 
Figura 1.3.4 Formaçãode uma ligação metálica, mostrando 
uma nuvem de elétrons ao redor do núcleo. 
Tabela 1.3.1 Energias de ligação típicas para os três tipos 
de ligação
Átomos ligados Tipo de ligação
Energia de 
ligação (eV)
C–C 
C–F
H–H
H–O
C–Cl
Covalente
6,3
5,6
4,5
4,4
4,0
Na–Cl
K–Br
Na–I
Iônica
4,2
3,9
3,2
Au–Au
Cu–Cu
Ag–Ag
Pb–Pb
Hg–Hg
Metálica 
2,3
2,0
1,8
0,8
0,2
Íon negativo Íon positivo
Figura 1.3.5 Formação de um sólido por ligação iônica dos 
íons sódio (�) e cloro ( ). 
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS16
forma que necessita de outros quatro elétrons para obter 
uma confi guração semelhante ao neônio; que no caso do 
diamante é alcançado compartilhando-se elétrons com 
os átomos de carbono vizinhos. A direção dessas ligações 
é tal que são direcionadas para as quatro extremidades 
de um tetraedro com os núcleos dos átomos de carbono 
em seu centro. A estrutura tridimensional do diamante é 
construída como apresentado na Figura 1.3.6. 
Os sólidos covalentes constituídos por um único ele-
mento tendem a ser muito raros. As ligações covalentes 
são mais facilmente formadas entre elementos diferentes 
em que cada um adquire a confi guração de gás inerte. 
Uma vez que estes elementos tenham reagido para formar 
estas ligações, a molécula criada se torna altamente não 
reativa a moléculas do mesmo tipo, e não promove uma 
base para formação de uma rede tridimensional. 
As órbitas eletrônicas se superpõem e os elétrons são 
compartilhados; resultando em uma órbita que é muito 
estável. Nesta confi guração, não há órbitas parcialmente 
preenchidas disponíveis para ligações adicionais pelos 
mecanismos de ligação primária. Deste modo, elementos 
ligados covalentemente resultam em moléculas estáveis 
e a maioria dos elementos, que se unem por ligações 
covalentes, tende a ser gases ou líquidos, p. ex., água, 
oxigênio e hidrogênio. Desses exemplos, a água se soli-
difi ca a 0°C e, para isso ser possível, deve haver alguma 
atração adicional entre as moléculas de água; algo deve 
ser capaz de manter essas moléculas unidas, porém isto 
não se deve à ligação primária. 
Ligações Secundárias
Uma consequência dos elétrons compartilhados por dois 
ou mais núcleos atômicos é que os elétrons gastarão 
um tempo desproporcionalmente mais longo em uma 
posição particular. O efeito disto é que uma extremidade 
da molécula pode adquirir uma carga levemente positiva 
enquanto outra pode se tornar levemente negativa, resul-
tando em desequilíbrio elétrico conhecido como bipola-
ridade elétrica. Estes bipolos permitem que as moléculas 
interajam umas com as outras e formem ligações fracas, 
chamadas ligações de van der Waal. Os três fatores princi-
pais, que contribuem para estas interações relativamente 
fracas, são:
■ interações entre bipolos permanentes;
■ interações entre bipolos induzidos; e
■ interações entre bipolos instantâneos.
O último dos fatores, conhecido como Efeito de Dis-
persão de Londres, é completamente genérico e acontece 
sempre que duas moléculas, íons ou átomos, estejam 
em contato íntimo. Este é o resultado da interação entre 
movimentos aleatórios dos elétrons de duas espécies. 
Um caso especial de interação bipolo-bipolo é a ponte 
de hidrogênio. O átomo de hidrogênio pode ser imagi-
nado como um próton na extremidade de uma ligação 
covalente, porém, ao contrário dos outros átomos, a 
carga positiva do próton não é contraposta pelos elé-
trons circundantes. Portanto, ele terá carga positiva e será 
atraído para os elétrons dos átomos em outras moléculas. 
Uma condição necessária para a formação de pontes de 
hidrogênio é que um átomo eletronegativo deve estar 
próximo do átomo de hidrogênio, que por sua vez se 
liga ao átomo ligado a um átomo eletronegativo. Um 
exemplo deste princípio é o gelo, em que há uma inte-
ração entre o átomo de hidrogênio em uma molécula 
e o átomo de oxigênio de outra molécula, mostrado 
esquematicamente na Figura 1.3.7. 
A força da ligação é de apenas 0,4 eV e é pronta-
mente superada pelo aquecimento acima de 0°C. A ponte 
de hidrogênio é importante porque é responsável pela 
extensiva adsorção possível pelas moléculas orgânicas, 
incluindo proteínas e é, portanto, considerada essencial 
para os processos vitais. A ligação secundária forma a 
base da atração molecular em sólidos moleculares.
Figura 1.3.6 Estrutura do diamante, mostrando a rede 
tridimensional construída do arranjo tetraédrico das ligações 
entre átomos de carbono. 
Figura 1.3.7 Formação de pontes de hidrogênio no gelo.
ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA 17
Sólidos Moleculares
É possível se criar uma grande variedade de molécu-
las diferentes, algumas das quais podem ser sólidas em 
temperatura ambiente. Se as moléculas forem sufi ciente-
mente grandes, elas podem ser ligadas entre si devido às 
inúmeras interações bipolares. A baixa força de ligação 
signifi ca que tais sólidos terão uma temperatura de fusão 
baixa e o limite máximo para os sólidos moleculares é de 
aproximadamente 100°C.
A melhor maneira de apreciar como estes sólidos são 
formados é por meio de um grupo de moléculas conhe-
cidas como alcanos lineares. Estes têm como base uma 
cadeia linear de hidrocarbonetos, com fórmula geral de 
CnH2n+2, e n pode ser qualquer número inteiro positivo. 
O mais simples destes alcanos é o metano (CH4) que 
possui n=1. Se retiramos um átomo de hidrogênio de 
cada uma de duas moléculas de metano e unimos as 
moléculas por uma ligação de carbono-carbono, isto 
resultará na formação do etano. Podemos continuar a 
repetição deste processo e obter moléculas realmente 
grandes (Fig.1.3.8). 
Na medida em que o número de grupos de –CH2– se 
tornar muito grande, haverá pouca diferença nas pro-
priedades destes materiais, que são conhecidos coleti-
vamente como polimetileno. Este nome é derivado da 
palavra poli que signifi ca muitos e da unidade estrutural 
básica de que é constituído, metileno. Um material com 
este tipo de estrutura é conhecido como polímero e con-
siste em muitas unidades repetidas chamadas meros. A 
formação de uma variedade de estruturas sólidas por 
polímeros será discutida em detalhes no Capítulo 1.6.
O ARRANJO ESTRUTURAL DOS 
ÁTOMOS NOS SÓLIDOS
Considerando as forças de atração que mantêm os átomos 
intimamente ligados, a repulsão mútua dos núcleos sig-
nifi ca que um equilíbrio espacial está atrelado a eles e que 
estas forças se equilibram. Este arranjo espacial interatô-
mico está apresentado como a0 na Figura 1.3.1.
Uma força externa é necessária para mover os átomos 
aproximando-os ou afastando-os. Este arranjo espacial 
interatômico é a confi guração de menor energia e para 
alcançá-la há uma tendência dos átomos em adotar um 
arranjo compacto regular. Se considerarmos os átomos 
como esferas, é possível fazer uma analogia com esferas 
empacotadas em uma caixa. A forma mais densa de se 
empacotar essas esferas é obtida quando são arranja-
das de maneira regular e simétrica como mostrado na 
Figura 1.3.9. Quando os átomos são organizados desta 
forma diz-se que se trata de um material cristalino. 
A característica importante de uma estrutura crista-
lina é que, partindo de qualquer átomo contido nela, o 
arranjo dos átomos adjacentes é idêntico. Sólidos iônicos 
e metálicos são normalmente cristalinos em temperatura 
ambiente. Qualquer sólido que não tenha simetria dos 
átomos é dito amorfo. 
Estrutura Cristalina
Um dos arranjos atômicos mais elementares é o cubo sim ples, 
em que os átomos ocupam a posição dos oito vértices. 
Butano (n=4) 
Propano (n=3)
Etano (n=2)
Metano (n=1)
Figura 1.3.8 Os quatro primeiros membros da família dos 
alcanos, que são hidrocarbonetos de cadeia linear, seguindo a 
fórmula geral de CnH2n+2. 
Organizado Desorganizado
Figura 1.3.9 Os arranjos organizado e desorganizado dos 
átomos. 
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS18
Usando novamente o modelo das esferas para os 
átomos, este arranjo é apresentado na Figura 1.3.10a. 
Cada esfera toca a sua vizinha mais próxima, de modo 
que o comprimentodo lado do cubo é igual ao diâmetro 
do átomo. Se considerarmos um cubo simples, contendo 
apenas uma porção dos átomos em seu interior como 
mostrado na Figura 1.3.10b, tem-se o que chamamos 
célula estrutural. Ao se empilhar essas células estrutu-
rais umas sobre as outras, pode-se construir um sólido 
tridimensional. 
Os átomos não ocupam todo o espaço da unidade estru-
tural. A fração de espaço ocupado pelos átomos é deno-
minada fator de compactação e é calculada facilmente. 
Se supormos que cada lado do cubo mede 2a de com-
primento, então o volume da célula estrutural é 8a3. De 
forma correspondente, o raio de cada esfera deve ser a, e 
seu volume será fornecido por 4/3πa3. Cada esfera con-
tribui apenas com 1/8 de seu volume para a célula estru-
tural, porém uma vez que haja oito segmentos, as esferas 
dentro do cubo ocupam um volume total de 4/3πa3. 
Deste modo, o fator de compactação de um cubo simples 
é dado por:
fator de compactação = volume de átomos dentro 
 do cubo/volume do cubo
 = 4/3πa3/(2a)3
 = π/6 = 0,54
Isto indica que aproximadamente 50% do espaço não 
está preenchido. 
De fato é possível para outros átomos menores ocupar 
este espaço livre sem causar ruptura na estrutura cris-
talina; este assunto será abordado mais adiante ao se 
discutir as ligas. Devido à grande quantidade de espaço 
livre nesta estrutura simples, não é surpresa que haja 
outros arranjos atômicos que tenham um fator de com-
pactação maior. 
Dois desses arranjos que ocorrem comumente nos 
metais são as confi gurações cúbicas de corpo centrado 
(CCC) e as confi gurações cúbicas de face centrada (CFC), 
que são apresentadas na Figura 1.3.11. Os fatores de 
compactação são 0,68 e 0,74 para as estruturas CCC e 
CFC, respectivamente. Com estes fatores de compactação 
maiores é mais difícil para átomos menores ocupar os 
espaços livres sem afetar a estrutura. 
RESUMO
De certo modo, não é surpresa que existam três grupos 
principais de sólidos baseados nos três tipos de ligações 
primárias, chamados:
■ cerâmicas – baseadas nas ligações iônicas, que podem 
existir na forma cristalina e amorfa, com a última 
sendo os vidros;
■ metais – baseados na ligação metálica;
■ sólidos moleculares – baseados nas ligações covalentes 
e ligações secundárias e incluindo um grupo impor-
tante de materiais conhecido como polímeros. 
Há um grupo importante de materiais que ainda não foi 
mencionado. Estes são os compósitos, que são baseados na 
combinação de dois ou mais dos sólidos mencionados. 
(a) Cubo Simples (b) Célula Estrutural
Figura 1.3.10 A estrutura cúbica simples (a) e sua célula estrutural (b). 
ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA 19
Existem vários exemplos de compósitos, tanto natu-
rais como sintéticos. Osso e dentina são compósitos 
naturais, cujos principais constituintes são o colágeno 
(um polímero) e a apatita (uma cerâmica). Os compósitos 
sintéticos incluem os polímeros de fi bra de vidro refor-
çada e polímeros com partículas cerâmicas. Um exemplo 
Figura 1.3.11 Arranjos atômicos das confi gurações cúbica de corpo centrado (CCC) e cúbica de face centrada (CFC). 
CCC (fator de compactação = 0,68) CFC (fator de compactação = 0,74)
odontológico do último são os materiais restauradores 
feito de compósitos discutidos no Capítulo 2.2. Outro 
exemplo odontológico de compósito é o cermet, que 
é a partícula de carga utilizada em alguns cimentos de 
ionômero de vidro (Cap. 2.3). O nome é derivado dos 
seus dois componentes; cer(âmica) e met(al). 
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21
Capítulo 1.4
ESTRUTURA DAS 
CERÂMICAS
INTRODUÇÃO 
As cerâmicas são composições de elementos metálicos e de 
substâncias não metálicas como óxidos, nitritos e silica-
tos. Elas podem aparecer como sólidos cristalinos e como 
sólidos amorfos, este último grupo chamado de vidros.
Nas cerâmicas os íons carregados negativamente 
(ânions) em geral são signifi cativamente diferentes em 
tamanho dos íons carregados positivamente (cátions). 
Um exemplo já citado é o cloreto de sódio, que possui 
estrutura cúbica de face centrada.
Os íons de cloro tomam posição nos pontos de cru-
zamento (ângulos) do arranjo CFC (cúbico de face cen-
trada), com os íons de sódio permanecendo em posições 
entre os íons cloro, as quais são chamadas posições intersti-
ciais. Os íons de sódio podem fazer isso porque são muito 
menor do que os íons de cloro e se encaixam nos espaços 
livres deixados entre eles. A exata estrutura cristalina é 
apresentada na Figura 1.4.1. Outro exemplo desse tipo 
de estrutura é o óxido de zinco, que é amplamente usado 
em odontologia. Existem muitas outras aplicações das 
cerâmicas na odontologia; elas são usadas como cargas 
nas resinas compostas, nos cimentos de ionômero de 
vidro e nos revestimentos e porcelanas. 
MATERIAIS DE CERÂMICA
A sílica (SiO2) forma a base de muitos materiais cerâmi-
cos. Embora tenha uma fórmula química simples, ela 
é um material versátil e pode existir em várias formas 
diferentes.
A sílica ocorre como um material cristalino na forma 
de quartzo, cristobalita e tridimita ou como um vidro, 
como a sílica fundida. Essa habilidade de um composto, 
tal como a da sílica, de existir em diferentes formas com 
características distintas é conhecida como polimorfi smo.
A sílica é usada como base de formação de muitas for-
mulações cerâmicas complexas, em particular em com-
binação com óxido de alumínio, com o qual forma os 
vidros de alumino-silicato, como o usado nos cimentos 
de ionômero de vidro. Da mesma forma, os vidros de 
feldspato são usados em restaurações cerâmicas e são 
compostos contendo óxidos de alumínio e silício em 
combinação com o potássio, o sódio ou o cálcio (p. ex., 
NaAlSi3O8). 
CERÂMICAS CRISTALINAS E AMORFAS
Transições Cristalinas
Quando um sólido é aquecido, ele pode sofrer uma 
série de transformações, a mais facilmente reconhecida 
é quando um sólido derrete. Essa mudança do cristal de 
sólido para líquido é conhecida como transição de fusão 
cristalina e é acompanhada por uma mudança no volume 
do material. Essa mudança de volume pode ser monito-
rada para permitir a detecção das transformações.
Um meio simples de evidenciar essa mudança é repre-
sentar grafi camente a variação do volume específi co do 
material (isto é, o volume de uma unidade de massa do 
material) em função da temperatura. Esse gráfi co resulta 
numa curva, como a mostrada na Figura 1.4.2, e, no 
ponto de fusão do cristal (isto é, a uma temperatura 
específi ca), há uma discreta descontinuidade no volume 
específi co. 
O volume específi co é efetivamente o inverso da 
densidade. Essa curva específi ca do volume/temperatura 
mostra que um efeito da fusão do cristal é um aumento 
do volume. Não é surpreendente quando se pensa que 
essa transição é de uma estrutura cristalina organizada 
para um líquido desorganizado; a densidade de com-
pactação dos átomos no líquido será consideravelmente 
menor que aquela do sólido cristalino.
A curva do volume específi co/temperatura para a 
sílica cristalina é mostrada na Figura 1.4.3. Nesse 
exemplo, existe uma série de transições sólido-sólido, 
assim como a transição normal, do sólido para o lí -
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS22
quido. A sílica está na forma de quartzo em temperatura 
ambiente, que se transforma em tridimita a 870°C. A 
transformação seguinte ocorre a 1.471°C, a tridimita 
se transforma em cristobalita e, fi nalmente, a cristoba-
lita derrete a 1.713°C. Sendo assim, é possível detectar 
tanto a transição sólido/sólido, como a sólido/líquido 
na sílica cristalina. 
Transições Vítreas 
Quando um sólido amorfo como o vidro é aquecido não 
demonstra uma transição sólido/líquido evidente, já que 
o material não é cristalino. Em vez disso, o que acontece é 
que em algum ponto há um aumento na taxa de mudança 
do volume específi co, como mostra a Figu ra 1.4.4. A 
tem peratura na qual essa mudança de inclinação ocorre 
é conhecida como temperatura de transição vítrea, Tg. Em 
geral (mas nemsempre) este também é o caso dos sólidos 
moleculares.
A consequência disso é que não haverá nenhum 
aumento súbito no volume (daí o volume vazio). O que 
ocorre é um aumento gradual no volume, com a taxa de 
aumento se tornando mais rápida acima da temperatura 
de transição vítrea. 
O inverso disso é que um líquido que esfria sem formar 
uma estrutura cristalina conterá uma grande quantidade 
de volume vazio. Os sólidos que são formados pela passa-
gem pela transição do vidro e não por uma transição de 
fusão cristalina serão amorfos e são chamados vidros. Os 
vidros são um grupo importante de materiais e merecem 
atenção especial. 
A FORMAÇÃO DE UM VIDRO
Devido a suas formas regulares, os átomos tendem a 
formar estruturas organizadas. Moléculas pequenas, tais 
como o metano, são capazes de formar estruturas crista-
linas facilmente, e até alguns alcanos lineares de cadeia 
longa podem formar estruturas cristalinas se a molé-
cula for considerada como uma haste rígida. Entretanto, 
quando se tem moléculas maiores e mais complexas, os 
Cl
Na
Sólido 
Vo
lu
m
e 
es
pe
cí
fic
o 
Líquido 
Tm 
Temperatura 
Vo
lu
m
e 
 e
sp
ec
ífi
co
Líquido 
Tridimita 
Quartzo Cristobalita 
Temperatura (ºC) 
. . 
Vo
lu
m
e 
es
pe
cí
fic
o 
Líquido 
Sólido 
Tg 
Temperatura
Figura 1.4.4 Variação do volume específi co de um sólido 
amorfo em função da temperatura.
Figura 1.4.1 Estrutura cúbica de face centrada do cloreto de 
sódio.
Figura 1.4.2 Transição de um sólido para líquido, em que Tm 
é a temperatura de fusão.
Figura 1.4.3 Transições sólido-sólido da sílica (SiO2).
ESTRUTURA DAS CERÂMICAS 23
arranjos regulares se tornam mais difíceis de porém con-
seguidos. Desta forma, moléculas grandes e irregulares 
possuem uma alta probabilidade de formar um vidro 
durante a solidifi cação.
Para que ocorra o crescimento do cristal é necessário 
que estejam presentes núcleos de cristalização. Geralmente 
eles existem na forma de impurezas, tal como partícu-
las de poeiras, as quais são praticamente impossíveis de 
eliminar. Então, se há alguma chance de que o material 
possa formar um arranjo cristalino ordenado, ele o fará 
normalmente.
A sílica pode formar tanto o vidro como sólidos cris-
talinos, e suas curvas específi cas de volume/temperatura 
estão apresentadas na Figura 1.4.5. Quando a cristali-
zação ocorre no resfriamento (curva a), há uma redução 
nítida e discreta do volume específi co. Essa contração 
é devido à “contração de confi guração”, já que há um 
grande aumento na fração de compactação quando se 
modifi ca um líquido desordenado para um sólido cris-
talino organizado. Uma vez que essa nítida contração 
esteja completa, o material continua a se contrair pela 
contração térmica normal. 
Se a cristalização não ocorresse, o material seguiria 
a curva b e o líquido continuaria a se contrair, parcial-
mente por contração térmica normal e parcialmente 
pela contração de confi guração. O líquido adquire uma 
estrutura menos frouxa, mas não há nenhum discreto 
salto no volume específi co. Abaixo da Tm, forma-se um 
líquido super-resfriado instável. Essa contração continua 
conforme a temperatura decresce até Tg, a temperatura de 
transição vítrea, ser alcançada, depois do que a taxa de 
contração diminui gradualmente. Nesse ponto, a contra-
ção de confi guração paralisa e continua a ocorrer apenas 
a contração térmica.
O que ocorre na temperatura de transição do vidro é 
que o líquido super-resfriado torna-se tão viscoso que as 
mudanças da confi guração não podem mais ocorrer, e a 
estrutura líquida torna-se congelada. A temperatura na 
qual isso ocorre não é um ponto nitidamente defi nido, 
mas uma faixa de temperatura em torno de 50°C, repre-
sentada pelo dobramento da curva.
Uma vez que o líquido super-resfriado tenha resfriado 
abaixo da temperatura de transição vítrea, ele é descrito 
como vidro. É interessante observar que a viscosidade 
em que isso ocorre é aproximadamente a mesma para 
todos os vidros, em torno de 1012 Pa.s., embora a tem-
peratura em que isso acontece pode variar de -89ºC para 
a glicerina até mais de 1.500°C para o vidro de sílica 
pura. A distinção entre um líquido super-resfriado e um 
vidro é que o último possui uma viscosidade maior que 
1012 Pa.s.
O termo temperatura de transformação é de certa forma 
incorreta, uma vez que não há uma verdadeira transfor-
mação a essa temperatura. As mudanças da confi gura-
ção estão ainda ocorrendo em temperaturas abaixo da 
Tg, só que a taxa de mudança agora é tão pequena, por 
causa da alta viscosidade, que para todos os propósitos 
e intenções, ela está parada. A temperatura de transição 
vítrea, isto é, a temperatura na qual o vidro que está 
sendo resfriado cessa efetivamente para realizar alte-
rações na confi guração, é algumas vezes denominada 
temperatura fi ctiva do vidro. Ela é a temperatura abaixo 
da qual não existe tendência espontânea do vidro de se 
tornar mais denso.
A questão é: “O que acontece à Tm que determina se a 
rota de formação do cristal ou vidro é seguida?”
Quando a sílica derrete, ela produz um líquido muito 
viscoso, que signifi ca que as moléculas podem apenas 
mover umas sobre as outras muito lentamente. Isso não 
é favorável à formação de um sólido cristalino, já que a 
cristalização requer um rearranjo rápido e substancial das 
moléculas. Qualquer núcleo cristalino presente tenderá, 
portanto, a crescer muito lentamente, em especial devido 
à estrutura complexa da sílica cristalina, que é similar à 
de um diamante. Então, se o líquido for resfriado com 
rapidez, o sólido formado provavelmente será um vidro. O 
processo de formação de um vidro chama-se vitrifi cação. 
Formadores de Vidro
O componente essencial que permite a formação do vidro 
é a sílica, que pode por si só tornar-se tanto um vidro 
como um sólido cristalino pelo resfriamento. A cristoba-
lita, uma das formas cristalinas da sílica, possui um tetra-
edro como unidade básica, com um átomo de oxigênio 
em cada vértice e um átomo de silício no centro, como 
mostra a Figura 1.4.6. 
Essa estrutura é um tanto complexa quando se pre-
tende visualizar o desenvolvimento de um vidro, por 
isso o processo de formação pode ser compreendido de 
uma forma mais simples se considerar uma representação 
bidimensional na qual não aparece uma ligação de cada 
átomo de sílica (Fig. 1.4.7).
Líquido 
Líquido
super-resfriado 
(a)(b)
Vidro 
Sólido
cristalino 
Temperatura 
Vo
lu
m
e 
es
pe
cí
fic
o 
Tg Tm 
Figura 1.4.5 Curvas de resfriamento de um material que 
pode formar um sólido cristalino (a) ou um vidro (b). 
CIÊNCIA BÁSICA DOS MATERIAIS DENTÁRIOS24
Quando a sílica derretida é resfriada rapidamente, 
a estrutura cristalina não tem tempo de se formar, 
de modo que a sílica solidifi ca como um vidro que é 
chamado quartzo fundido (Fig. 1.4.8). O alto ponto de 
fusão desse material, l.713ºC, torna-o muito caro para 
uso geral. Se forem misturados certos óxidos metálicos 
com a sílica a temperatura de fusão é drasticamente 
reduzida. 
Como exemplo, uma composição de três quartos de 
sílica e um quarto de óxido de sódio fundirá somente a 
1.339ºC. Tais vidros são chamados vidros de óxidos mis-
turados, e sua estrutura é mostrada na Figura 1.4.9. Os 
átomos metálicos formam íons positivos que rompem 
o tetraedro de oxigênio, de forma que nem todos os 
átomos de oxigênio são compartilhados. A sílica faz a 
função de um formador de vidro, e o óxido metálico fun-
ciona como um modifi cador de vidro. 
Os óxidos de titânio, zinco, chumbo e alumínio podem 
tomar parte na formação de uma rede vítrea e produzir 
estruturas reticulares rígidas. A soda (Na2O) e a cal (CaO) 
reduzem consideravelmente a viscosidade, assim como 
a temperatura de transição vítrea, causando extensiva 
ruptura da rede. Isso facilita a produção do vidro. O 
óxido bórico (B2O3) também é capaz de atuar como um 
formador de vidro, produzindo vidros bóricos.
Embora seja possível obter vidros de misturas de sílica 
cristalina e óxidos metálicos,