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Zahnpflegemittel
Chemie rund um den Mund
Inhaltsübersicht
1. Warum putzen wir unsere Zähne?
2. Aufbau eines Zahns
3. Fluoretten – Zahnpflege schon bei
Milchzähnen!
4. Inhaltsstoffe von Zahnpasta & Co
5. Ein Blick in die Tube
1. Warum putzen wir unsere Zähne?
Versuch 1: pH-Wert im Mund
• vor Verzehr des Kaugummis: etwa pH 5-6
C6H12O6
Bakterien
Lactobacillus
O
2
OH
 Plaque
OH
• nach Verzehr des Kaugummis: pH 7
H3O+(aq) + OH-(aq)
2 H2O
CO32-(aq) + H2O
HCO3-(aq) + OH-
(aq)
2. Aufbau eines Zahns
Zahnschmelz
Zahnschmelz
Hydroxylapatit: hexagonal dipyramidal
wenig Säure:
2 Ca5(PO4)3OH(s) + 2 H3O+(aq)
3 Ca3(PO4)2(s) + 1 Ca2+(aq) + 4 H2O
viel Säure:
2 Ca5(PO4)3OH(s) + 8 H3O+(aq)
6 HPO42-(aq) + 10 Ca2+(aq)+ 10 H2O
3. Fluoretten – Zahnpflege schon bei
Milchzähnen!
Versuch 2: Fluorid-Nachweis
[FeCl2(H2O)4]+(aq)
+ 2 SCN-(aq)
[Fe(NCS)2(H2O)4]+(aq)
+ 2 Cl-
(aq)
gelb
[Fe(NCS)2(H2O)4]+(aq)+ 5 F-(aq)
blutrot
blutrot
[FeF5(H2O)]2-(aq) + 2 SCN-(aq)+ 3 H2O
farblos
Was passiert am Zahn:
Ca5(PO4)3OH(s) + F-(aq)
Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq)
Hydroxylapatit
Fluorapatit
Wieviel Fluorid ist drin in...
1600
14000
1400
12000
max. Fluoridgehalt in
1/ppm
max. Fluorid-
1200
10000
1000
8000
gehalt in
1/ppm
800
6000
600
4000
Fluoridgehalt in
Fluorid1/ppm
gehalt in
400
2000
200 0
Meridol
aronal/elmex
ar
o
er
id
M
al
lg
em
ZP allgemein
ZP
na
l/e
lm
ex
Ki
nd
er
ZP
El
m
ex
Ge
le
e
Fl
uo
re
tte
n
ol
ei
n
0
1/ppm
Morgens aronal, abends elmex...
Kinder ZP
4. Inhaltsstoffe von Zahnpasta & Co
4.1
Feuchthaltemittel
4.2
Abrasionsstoffe
4.3
Zahnaufheller
4.4
Geschmacks- und Farbstoffe
4.5
Weitere Zusatzstoffe
4.6
Herstellung einer Zahnpasta
4.1 Feuchthaltemittel
•
Wasser
Versuch 3: Wasser-Nachweis
CuSO4·H2O(s) + 4 H2O
weiß
•
Sorbit
•
Glycerin
•
Alkohole
[Cu(H2O)4]SO4·H2O
blau
z.B. 1,2-Propandiol (Propylenglycol)
4.2 Abrasionsstoffe
•
Grundstoffe: CaCO3 und (SiO2)·nH2O
•
zusätzliche Abrasionsstoffe:
Aluminiumoxid und Polymere
Demonstration 1: Abrasionswirkung
RDA-Wert: „Radioaktive Dentin Abrasion“
Abhängig von der Härte, Größe und
Oberflächenstruktur des Putzkörpers
Zahnpasta
Sensitiv
RDA-Wert
20-30
Beispiel
Elmex Sensitiv
„Normale“
60-80
Meridol, Kinder ZP
White
> 100
Raucher ZP
Versuch 4: CaCO3-Gehalt in Zahnpasta
Komplexometrische Titration von Ca2+
Vorbereitung:
CaCO3(s) + 2 H3O+(aq) + 2 Cl-(aq)

Ca2+(aq) + 2 Cl-(aq) + CO2(g) + 3 H2O
H3O+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq)
H2 O
Bei pH = 12,5 :
3-
O
-
HO
O
O3S
Cl-(aq) + Na+(aq) + 2
N N
O
-
Calconcarbonsäureverreibung
3[HInd]
(aq)
=
Ca2+(aq) + [HInd]3-(aq)
blau
+
H2 O
[CaInd]2-(aq) + H3O+(aq)
violett
[CaInd]2-(aq) + [H2EDTA]2- (aq) + 2 H2O
violett
[CaEDTA]2-(aq) + [HInd]3-(aq) + H3O+(aq)
farblos
blau
2-
O
HO
N
N
O
O
O
-O
2-
O
2 Na+
OH
Na2H2EDTA
CaEDTA 2-
4.3 Zahnaufheller
Demonstration 2:
Wasserstoffperoxidgehalt
in Zahnaufhellern
-1
H2O2 (aq)
<Kat>
-2
0
H2 O + O
1-2Wochen
4.4 Geschmacks- und Farbstoffe
a) Geschmacksstoffe
Süßungsmittel
nährstoffhaltig
Haushaltszucker
H
Saccharose
OH
H
nicht nährstoffhaltig
Zuckeraustauschstoffe
Fructose
Zuckeralkohole
Sorbit
H
HO
H
OH
„Zucker“
Mannit
H
Xylit
OH
OH
Süßstoffe
Saccharin
Cyclamat
Aspartam
Versuch 5: Cool-Effekt
Lösungswärme von Xylit: Hsolv = +23 kJ·mol-1
Einwaage: 1,5 g entspricht 0,01 mol
Q
C(H O) · m(H O) · T

=
H(Xylit)=
n(Xylit)
n(Xylit)
2
2
H(Xylit) · n(Xylit)
T =
C(H O) · m(H O)
2
2
23000 J·mol-1 · 0,01 mol
T =
4,18 J·g-1·K-1 · 50 g
= 0,9 K
b) Farbstoffe:
Versuch 6: Farbstoffchromatogramm
CI-Nummer
Farbstoff
E-Nummer
Rf-Wert
42051
Patentblau V
131
0,90
16255
Cochenillerot A
124
0,66
Fließmittel:
DC:
Trinatriumcitrat-Lösung : Ammoniak-Lösung : Ethanol : H2O 40 : 10 : 3 : 3
Cellulose auf Kunststoff
Laufzeit: 35 min.
4.5 Weitere Zusatzstoffe
• Waschaktive Substanzen, Tenside, Oberflächenbenetzer
z.B. Natriumdodecylsulfat
• Weißtöner
+-
Na O3S O
z.B. Titandioxid
• Verdickungsmittel
10
z.B. Gummi arabicum, HEC
O
• Ionenaustauscher
z.B. Pentanatriumtriphosphat
+
O
O
-
-
+
P O Na
Na - O P
P
O
O
O
- O
- O
- +
+
+
Na
Na
Na
• Emulgatoren, Konservierungsmittel ...
4.6 Demonstration 3: Herstellung
einer Zahnpasta
Zutaten:
- 0,4 g Fluoretten (entspr. 5 mg Fluorid)
-
11 g Glycerin
5 g Sorbit
10 g Calciumcarbonat
2,5 g Xylit
- einige Tropfen Aromaöl
Wasser mit Farbstoff, bis zur gewünschten Konsistenz
5. Blick in die Tube
• Wie kommen die Streifen in die Tube?
• Wie lange kann ich eigentlich mit 100 ml Zahnpasta
meine Zähne putzen?
~ 55 – 70 Tage, denn:
1,5 – 2 cm pro Zahnbürste, 2 mal am Tag putzen,
also 3 – 4 cm am Tag; 220 cm aufgetragen
Eigene Zähne bis ins hohe Alter
• schon im Kindesalter: Fluoretten und Kinderzahnpasta
• ein Leben lang:
- Zahnpasta
- Zahnspülungen
- Zahnseide / Interdentalbürsten
- alle 2 Monate: neue Zahnbürste
• für zwischendurch:
- Brush Aways
- Zahnpflegebonbons / -kaugummis
... und wenn es zu spät ist: Gebissreiniger
Da war`s schon
zu Ende...
leider zu weit
geklickt!
4.2 Stoffe zur Kariesprävention
• Fluoride:
- Natriumfluorid
- Aminfluoride (Decafluor/Olafluor )
- Zinnfluorid
• Puffersubstanzen bzw. Basen:
- K/NaOH, Na2CO3
- Zitronensäure/Milchsäure