Bài 3 VẬT LIỆU ĐỔ MẪU
I. THẠCH CAO ĐỔ MẪU
Thạch cao là chất được sử dụng rất phổ biến trong nha khoa. Cần phân biệt hai dạng thạch cao thiên nhiên và thạch cao nha khoa.
Thạch cao thiên nhiên: thường được gọi là Gypse.
Công thức hóa học: CaSO4.2H2O (Dyhydrat Sulfat Calcium) Dạng tinh thể trong suốt hay trắng đục.
Dạng vô định hình có các màu như trắng đục, nâu, vàng, xám…do lẫn các tạp chất.
Thạch cao nha khoa: là sản phẩm từ thạch cao thiên nhiên.
Cụng thức húa học: CaSO4.ẵH2O (Hemihydrat Sulfat Calcium)
Thạch cao nha khoa có dạng bột. Có hai loại thạch cao nha khoa ứng với hai mức độ tinh thể hóa khác nhau.
Hemihydrat α: Thạch cao cứng, dùng đổ mẫu trong Labo.
Hemihydrat β: Thạch cao lấy dấu, sử dụng trên lâm sàng.
1. Điều chế:
Thạch cao nha khoa được điều chế từ thạch cao thiên nhiên bằng cách khử bớt 1 phần nước ở nhiệt độ khoảng 130˚C.
110-130°C
CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O
Tùy vào nhiệt độ, áp suất sự khử nước, sự hiện diện của 1 số chất xúc tác mà ta điều chế được thạch cao Hemihydrat α hay β.
Muốn điều chế Hemihydrat α, người ta khử nước thạch cao thiên nhiên ở 110- 130˚C kèm theo 1 trong các điều kiện sau:
- Dưới áp lực của hơi nước.
- Sự hiện diện của Sodium Succinate 0,5%.
2. Sự đông của thạch cao:
a. Hiện tượng đông:
- Phản ứng hóa học:
CaSO4. ẵ H2O + 3/2H2O CaSO4. 2H2O + Q
Đây là phản ứng cộng nước của Hemihydrat Sulfat Calcium để tạo ra Dihydrat Sulfat Calcium, phản ứng có tỏa nhiệt.
- Hiện tượng vật lý:
Là sự thay đổi trong hệ thống kết tinh, các tinh thể thạch cao nha khoa rời rạc kết tụ lại thành từng đám tinh thể hình kim nằm chồng chất lên nhau.
Giả thuyết Le Chatelier: Giải thích hiện tượng đông của thạch cao qua các giai đoạn như sau:
+ Thạch cao nha khoa (Hemihydrat) khi được cho vào nước sẽ tan trong nước cho đến khi tạo dung dịch Hemihydrat bão hòa.
+ Khi đã đạt đến mức bão hòa sẽ xảy ra hiện tượng ngậm nước: Hemihydrat đã hòa tan trong dung dịch bão hòa bắt đầu ngậm nước tạo thành Dihydrat và dung dịch không còn bão hòa nữa. Hemihydrat tiếp tục tan ra và ngậm nước tiếp để tạo thành Dihydrat.
+ Dihydrat được tạo ra tan trong dung dịch Hemihydrat bão hòa. Do độ tan trong nước của Dihydrat kém hơn Hemihydrat 3 lần nên dung dịch Dihydrat đạt mức bão hòa nhanh chóng, rồi quá bão hòa dẫn đến sự lắng đọng của Dihydrat tạo hệ thống lưới. Các quá trình này tiếp diễn cho đến khi hết thạch cao hay hết nước.
b. Thời gian đông:
Là thời gian bắt đầu trộn thạch cao và nước cho đến khi hỗn hợp này đông cứng lại. Thời gian đông của thạch cao tùy thuộc vào loại thạch cao, nghĩa là tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Thạch cao đổ mẫu có thời gian đông khoảng 30 phút.
c. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian đông:
- Tạp chất: Nếu sự khử nước trong quá trình điều chế thạch cao nha khoa không hoàn toàn, còn lẫn những phần tử thạch cao thiên nhiên thì thời gian đông giảm do có sẵn mầm tinh thể trong hỗn hợp.
- Kích thước hạt bột: Hạt bột càng mịn thì thời gian đông càng giảm và ngược lại.
- Tỉ lệ nước/bột: Lượng nước trộn càng ít (trong giới hạn cho phép), thời gian đông càng giảm và ngược lại.
- Sự trộn: Trong giới hạn cho phép, trộn càng lâu và càng mau thì thời gian đông càng giảm.
- Nhiệt độ: Từ 0-50˚C, thời gian đông của thạch cao ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Trên 50˚C, thời gian đông kéo dài dần và khoảng 100˚C phản ứng không xảy ra.
Nếu nhiệt độ cao hơn nữa, phản ứng sẽ xảy ra theo chiều điều chế thạch cao nha khoa.
- Các chất gia tốc và giảm tốc: Ở nồng độ thấp, một số muối vô cơ là chất gia tốc (ví dụ: NaCl < 5%; Na2SO4 < 12%), với nồng độ cao hơn, chúng trở thành những chất
giảm tốc. Một số chất giảm tốc khác như: muối Citrat, muối Borax, muối Acetat kiềm, các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng lớn như hồ, gelatin, albumin…
3. Sự giản nở của thạch cao:
Theo thực nghiệm, quá trình đông của thạch cao đi kèm với sự tăng thể tích khoảng 0,12%, gọi là sự giãn nở nguyên thủy. Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự giãn nở của thạch cao như sau:
a. Các yếu tố vật lý:
Những yếu tố vật lý làm thạch cao mau đông (tỷ lệ nước/bột thấp, hạt bột mịn, thời gian trộn kéo dài…) sẽ làm tăng độ giãn nở của thạch cao. Nguyên nhân là do sự lắng tụ mau của các tinh thể thạch cao trong quá trình đông làm chúng không đủ thời gian sắp xếp để chiếm chỗ một cách tốt nhất khoảng không gian dành cho chúng.
b. Các chất hóa học:
Các chất gia tốc hay giảm tốc không những điều chỉnh thời gian đông mà còn làm giảm độ giãn nở của thạch cao. Sự ức chế giãn nở này thường do rối loạn quá trình tinh thể hóa bởi những cơ chế gây tăng tốc hay giảm tốc.
c. Giãn nở do hút ẩm:
Nếu ngâm khối thạch cao đang đông vào nước hay cho thêm nước vào hỗn hợp thạch cao đang đông (và để yên không được trộn), sẽ có hiện tượng giãn nở do hút ẩm và mức độ giãn nở này có thể gấp 2 đến 5 lần so với độ giãn nở trong không khí. Đó là do sự phình lên của hệ thống mạng lưới Dihydrat đang lắng đọng, các mắt lưới tăng trưởng dễ dàng hơn khi có lượng nước thêm vào.
Cần lưu ý là phải có trước một cấu trúc mạng lưới tinh thể Dihydrat trước khi thêm nước vào. Nếu chưa có trước cấu trúc mạng lưới hay phá vỡ cấu trúc mạng lưới này thì hỗn hợp nước và thạch cao không đông nữa.
4. Độ bền nén:
Độ bền nén của mẫu thạch cao để khô trong không khí cao gấp 2 đến 3 lần độ bền nén của mẫu còn ướt, đó là do thạch cao đã mất bớt lượng nước thừa.
Độ bền nén của thạch cao đổ mẫu (Hemihydrat α) cao hơn gấp 2 đến 3 lần thạch cao lấy dấu (Hemihydrat β).
Độ bền nén của thạch cao phụ thuộc vào tỷ lệ nước/bột: Tỷ lệ này càng cao thì độ bền nén càng thấp.
5. Chỉ định sử dụng và bảo quản:
a. Chỉ định sử dụng:
- Đổ mẫu hàm, đổ đai.
- Lên giá khớp.
- Làm khuôn ép nhựa.
- Làm khuôn vá hàm.
- Làm chất kết dính trong bột bao nha khoa.
b. Bảo quản:
Đậy kín nắp hộp hay bao gói lại ngay sau khi sử dụng, dùng dụng cụ khô để múc thạch cao. Mục đích là để tránh cho thạch cao hút ẩm trong không khí tạo thành Sulfat Canxi Dihydrat CaSO4.2H2O làm thạch cao rất mau đông và rất bở.