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Chemie rund um den Mund Zahnpflegemittel

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Academic year: 2021

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(1)

Zahnpflegemittel

Chemie rund um den Mund

(2)

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

(3)

1. Warum putzen wir unsere Zähne?

Versuch 1: pH-Wert im Mund

• vor Verzehr des Kaugummis: etwa pH 5-6

C 6 H 12 O 6 Lactobacillus Bakterien  Plaque

• nach Verzehr des Kaugummis: pH 7 H 3 O + (aq) + OH - (aq) 2 H 2 O

O

OH OH

2

(4)

2. Aufbau eines Zahns

Zahnschmelz

(5)

Zahnschmelz

Hydroxylapatit: hexagonal dipyramidal

wenig Säure:

2 Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (s) + 2 H 3 O + (aq) 3 Ca 3 (PO 4 ) 2(s) + 1 Ca 2+ (aq) + 4 H 2 O

viel Säure:

2 Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (s) + 8 H 3 O + (aq) 6 HPO 4 2- (aq) + 10 Ca 2+ (aq) + 10 H 2 O

(6)

3. Fluoretten – Zahnpflege schon bei Milchzähnen!

Versuch 2: Fluorid-Nachweis

[FeCl 2 (H 2 O) 4 ] + (aq) + 2 SCN - (aq) [Fe(NCS) 2 (H 2 O) 4 ] + (aq) + 2 Cl - (aq)

gelb blutrot

[Fe(NCS) 2 (H 2 O) 4 ] + (aq) + 5 F - (aq) [FeF 5 (H 2 O)] 2- (aq) + 2 SCN - (aq) + 3 H 2 O

blutrot farblos

(7)

Was passiert am Zahn:

Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (s) + F - (aq) Ca 5 (PO 4 ) 3 F (s) + OH - (aq)

Hydroxylapatit Fluorapatit

(8)

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

max. Fluorid- gehalt in 1/ppm

Fluorid- gehalt in 1/ppm

Wieviel Fluorid ist drin in...

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ZP allgemein Meridol aronal/elmex Kinder ZP

max. Fluorid- gehalt in 1/ppm

Fluorid- gehalt in 1/ppm

Morgens aronal, abends elmex...

(9)

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

(10)

4.1 Feuchthaltemittel

• Wasser

Versuch 3: Wasser-Nachweis

• Sorbit

• Glycerin

• Alkohole z.B. 1,2-Propandiol (Propylenglycol)

CuSO 4 ·H 2 O (s) + 4 H 2 O [Cu(H 2 O) 4 ]SO 4 ·H 2 O

weiß blau

(11)

4.2 Abrasionsstoffe

Demonstration 1: Abrasionswirkung

• Grundstoffe: CaCO 3 und (SiO 2 )·nH 2 O

• zusätzliche Abrasionsstoffe:

Aluminiumoxid und Polymere

(12)

Zahnpasta RDA-Wert Beispiel

Sensitiv 20-30 Elmex Sensitiv

„Normale“ 60-80 Meridol, Kinder ZP

White > 100 Raucher ZP

RDA-Wert: „Radioaktive Dentin Abrasion“

Abhängig von der Härte, Größe und

Oberflächenstruktur des Putzkörpers

(13)

Versuch 4: CaCO 3 -Gehalt in Zahnpasta

CaCO 3(s) + 2 H 3 O + (aq) + 2 Cl - (aq) Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + CO 2(g)  + 3 H 2 O H 3 O + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + OH - (aq) Cl - (aq) + Na + (aq) + 2 H 2 O

N N O H

O O O

O

3

S

Bei pH = 12,5 : 3-

[HInd] 3- (aq)

- =

-

-

Vorbereitung:

Komplexometrische Titration von Ca 2+

(14)

2-

Na 2 H 2 EDTA CaEDTA 2-

2 Na +

Ca 2+ (aq) + [HInd] 3- (aq) + H 2 O [CaInd] 2- (aq) + H 3 O + (aq)

blau violett

[CaInd] 2- (aq) + [H 2 EDTA] 2- (aq) + 2 H 2 O [CaEDTA] 2- (aq) + [HInd] 3- (aq) + H 3 O + (aq)

violett farblos blau

N N

OH O

O O O

O H

O -O

2-

(15)

4.3 Zahnaufheller

Demonstration 2:

Wasserstoffperoxidgehalt in Zahnaufhellern

H 2 O -1 2 (aq) H <Kat> 2 O + O -2 0

(16)

Zuckeralkohole Zuckeraustauschstoffe Haushaltszucker

Saccharose

„Zucker“

Fructose

4.4 Geschmacks- und Farbstoffe

a) Geschmacksstoffe

Süßstoffe Saccharin Cyclamat Aspartam

Süßungsmittel

nährstoffhaltig nicht nährstoffhaltig

Sorbit Mannit Xylit OH

OH H

H O

H

OH H

H H OH

Zuckeraustauschstoffe

Zuckeralkohole

(17)

Versuch 5: Cool-Effekt

Lösungswärme von Xylit: H solv = +23 kJ·mol -1 Einwaage: 1,5 g entspricht 0,01 mol

H ( Xylit) = Q

n ( Xylit) = C ( H

2

O ) · m ( H

2

O ) · T

n ( Xylit)  T = H ( Xylit) · n ( Xylit) C ( H

2

O ) · m ( H

2

O)

T = 23000 J·mol -1 · 0,01 mol 4,18 J·g -1 ·K -1 · 50 g

= 0,9 K

(18)

b) Farbstoffe:

Versuch 6: Farbstoffchromatogramm

Fließmittel: Trinatriumcitrat-Lösung : Ammoniak-Lösung : Ethanol : H

2

O 40 : 10 : 3 : 3

DC: Cellulose auf Kunststoff Laufzeit: 35 min.

0,66 124

Cochenillerot A 16255

131 Patentblau V

42051

R f -Wert E-Nummer

Farbstoff CI-Nummer

0,90

(19)

• Waschaktive Substanzen, Tenside, Oberflächenbenetzer

z.B. Natriumdodecylsulfat

• Weißtöner z.B. Titandioxid

• Verdickungsmittel z.B. Gummi arabicum, HEC

• Ionenaustauscher

z.B. Pentanatriumtriphosphat

• Emulgatoren, Konservierungsmittel ...

4.5 Weitere Zusatzstoffe

P O

O O P O O

P O O

O O

O Na +

Na + Na + Na + Na +

- -

-

-

-

Na + - O 3 S O 10

-

- - -

-

(20)

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

(21)

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,

(22)

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

(23)
(24)

Da war`s schon zu Ende...

leider zu weit

geklickt!

(25)
(26)

4.2 Stoffe zur Kariesprävention

• Fluoride:

- Natriumfluorid

- Aminfluoride (Decafluor/Olafluor ) - Zinnfluorid

• Puffersubstanzen bzw. Basen:

- K/NaOH, Na 2 CO 3

- Zitronensäure/Milchsäure

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