Zahnpflegemittel Chemie rund um den Mund

Inhaltsübersicht 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  Plaque Bakterien Lactobacillus 2 • nach Verzehr des Kaugummis: pH 7 H3O+(aq) + OH-(aq) 2 H2O CO32-(aq) + H2O HCO3-(aq) + OH- (aq) Überleitung: Der Kaugummi oder Bonbon ist nur dazu da, den aktuellen pH-Wert zu erhöhen. Schon länger gebildeten Plaque bzw. Verfärbungen kann er nicht lösen da der Druck und die Reibung fehlt. Also sind Abrasionsstoffe, auf die ich später eingehen werde, hier nicht enthalten. Warum ist es nun so wichtig, die aktuelle Säurebildung möglichst zu unterbinden? Dazu betrachten wir den Aufbau unserer Zähne: In unserem Mund findet eine Milchsäuregärung statt. In den Speiseresten bilden sich auf Grund der Zuckerhaltigen Nahrung vermehrt Milchsäurebakterien, die den Zucker zu Milchsäure vergären. Durch das entstehen der Milchsäure werden H3o+ Ionen produziert, die es in unserem mund saurer werden lassen. Warum ist das so wichtig? Aufbau des Zahnes:

2. Aufbau eines Zahns Zahnschmelz Der Zahn bestehe aus der Zahnkrone, dem Zahnhals und der Zahnwurzel. Also das was wir sehen ist die Krone. Bei der Zahnkrone benennt man nun noch u.a. die Fissur und den Zahnschmelz. Der Zahn sitz mit seiner Wurzel im Zahnfleisch verankert. .... Was wir nun chemisch genauer betrachten wollen ist der 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 Wenig Säure, z.B. kurzfristig beim Essen zugefügte, sorgt dafür, dass aus dem Hydroxylapatit 2 Ca Ionen herausgelöst werden aber festes, unlösliches Ca Phosphat entsteht. Bei höheren Säurekonzentrationen, die z.B. bei der Milchsäure entstehen, wird der Hydroxylapatit aufgelöst. Hierzu ist noch zu sagen, dass sich der gebildete Plaque, der nach etwa 12 Stunden nicht mit der Zahnbürste entferne worden ist, nur noch vom Zahnarzt als sog. Zahnstein mit Maschinen entfernt werden kann. Dies schafft die Bürste nicht mehr. Also: müssen unsere Zähne stärken, schützten. Wie tun??? Schon von Kindern an kennt jeder diese Tabletten: Flouretten.

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 blutrot [Fe(NCS)2(H2O)4]+(aq)+ 5 F-(aq) [FeF5(H2O)]2-(aq) + 2 SCN-(aq)+ 3 H2O blutrot farblos Hydratisomerie Tetraaquo-dichloro-Eisen(III) Tetraaquo-diisocyanato-Eisen(III) Monoaquo-pentafluoro-ferrat (III) 0.3 0.3-0.7 über 0.7 1/ mg/L im Trinkwasser Dosierung: 0-3 Jahre: 0.25 mg --- --- 3-6 Jahre: 0.5 mg 0.25 mg --- ab 6 Jahren: 1 mg 0.5 mg --- Fluorid dringt schon beim Bilden der Zähne in den Kiefer ein und fördert dort die Bildung eines gesunden Zahnschmelzes. Zahnpflege bei Kindern Kinderzähne haben - anders als die Zähne Erwachsener - einen Zahnschmelz, der leichter von Karies angegriffen und zerstört werden kann. Das gilt sowohl für die Milchzähne als auch für die bleibenden Zähne, deren Zahnschmelz erst ca. drei Jahre nach Durchbruch ausgereift und widerstandsfähig ist. Kinderzähne müssen deshalb sorgfältig gepflegt werden. Milchzähne bedürfen Pflege Wer meint, die Pflege der Milchzähne könne vernachlässigt werden, da diese ja nur wenige Jahre halten müssen, irrt gründlich! Sind die Milchzähne erst einmal von Karies angegriffen, können sich die Kariesbakterien rasch vermehren und die später durchbrechenden bleibenden Zähne gefährden. Milchzähne sind auch Platzhalter für die nachwachsenden Zähne. Ein vorzeitiger Verlust führt zu mangelnder Funktion des Kauorgans und kann die Gebissentwicklung der Kinder erheblich beeinträchtigen. Zähneputzen von Anfang an Ab dem Durchbruch der ersten Zähne sollten Sie diese mindestens einmal täglich mit einer weichen, angefeuchteten Bürste oder einem Wattestäbchen mit einem erbsengroßen Stückchen Kinderzahnpasta reinigen. Spätestens, wenn Ihr Kind zwei Jahre alt ist, sollte zweimal täglich geputzt werden. Ungefähr mit drei Jahren kann Ihr Kind dann selbst mit der Zahnpflege beginnen. Unter Ihrer Anleitung lernt es stufenweise, die Zähne ringsum sauber zu halten: Stufe 1: Ihr Kind kann die Kauflächen putzen. Stufe 2: Ihr Kind "malt" mit aufeinander stehenden Zähnen Kreise auf die Außenseiten der Zahnreihen. Stufe 3: Ihr Kind lernt zusätzlich das "Ausfegen" der Innenseiten. Lassen Sie Ihrem Kind Zeit, das Putzen zu üben. Nicht die Gründlichkeit ist anfangs entscheidend, sondern dass das Kind versteht, weshalb und wie die Zähne geputzt werden. Erst mit Beginn der Schulzeit wird Ihr Kind sich systematisch die Zähne putzen können. Bis dahin müssen Eltern kontrollieren und täglich nachputzen, am besten abends vor dem Schlafengehen. Auch in den ersten Schuljahren empfiehlt sich regelmäßige Kontrolle der Zähne: Besondere Aufmerksamkeit gehört den so genannten 6-Jahr-Molaren, das sind die ersten bleibenden Backenzähne, die wegen ihrer Rillen in den Kauflächen besonders kariesgefährdet sind. Während des Zahndurchbruchs sind die Zähne übrigens am meisten kariesgefährdet   http://www.kzbv.de/m41.htm?/zahninfo/vorsorge/kinder/vork3.htm

Hydroxylapatit Fluorapatit Was passiert am Zahn: Ca5(PO4)3OH(s) + F-(aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH-(aq) Hydroxylapatit Fluorapatit

Wieviel Fluorid ist drin in... Morgens aronal, abends elmex...

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 Um die Zähne effektiv zu schützen, müssen wir natürlich nun irgendwie die Bakterien weg bekommen, oder, da diese sich unvermeidlich in unserem Mund befinden, ihnen die Nahrung wegnehmen, damit sie keine Hydroniumionen bilden können. Die macht der normale Mensch in dem er 2-3 mal denke üblich sind 2mal am Tag die Zähne putzt. Und womit: mit Zahnbürste und Zahnpasta. Diese ist so wichtig, da sie auf Grund ihrer Inhaltsstoffe die Putzzeit von 10-15 Minuten auf etwa 2-3 Minuten verkürzt. Was ist also drin in der Zahnpasta und Co.? Abrasionsstoffe: nur in ZP, sonst alles auch in den anderen ZPflegemitteln

4.1 Feuchthaltemittel Versuch 3: Wasser-Nachweis • Wasser CuSO4·H2O(s) + 4 H2O [Cu(H2O)4]SO4·H2O weiß blau • Sorbit • Glycerin • Alkohole z.B. 1,2-Propandiol (Propylenglycol)

4.2 Abrasionsstoffe Demonstration 1: Abrasionswirkung • Grundstoffe: CaCO3 und (SiO2)·nH2O • zusätzliche Abrasionsstoffe: Aluminiumoxid und Polymere Demonstration 1: Abrasionswirkung In jeder Zahnpasta sind sog. Putz- und Polierstoffe enthalten. Je nach chemischer Beschaffenheit, Härte, Form und Korngröße verursachen sie unterschiedlichen Abrieb. Hierbei ist vom Hersteller besonders darauf zu achten, dass die Körnung so gering ist, dass kein Abrieb des Schmelzes stattfindet, aber dennoch die nötige Wirkung dahingehend erreicht wird, dass die Speisereste und der sich evtl. gebildete Plaque abgetragen wird.

RDA-Wert: „Radioaktive Dentin Abrasion“ Abhängig von der Härte, Größe und Oberflächenstruktur des Putzkörpers Zahnpasta RDA-Wert Beispiel Sensitiv 20-30 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) Cl-(aq) + Na+(aq) + 2 H2O Bei pH = 12,5 : 3- [HInd]3-(aq) = - Calconcarbonsäureverreibung

Ca2+(aq) + [HInd]3-(aq) + H2O [CaInd]2-(aq) + H3O+(aq) blau violett [CaInd]2-(aq) + [H2EDTA]2- (aq) + 2 H2O [CaEDTA]2-(aq) + [HInd]3-(aq) + H3O+(aq) violett farblos blau 2- 2- 2 Na+ Na2H2EDTA CaEDTA 2-

4.3 Zahnaufheller Demonstration 2: Wasserstoffperoxidgehalt in Zahnaufhellern 1-2Wochen H2O2 (aq) H2O + O -1 -2 <Kat> Als Weißpigment werden nur 5nm große Teilchen verwendet, die nur eine Nah und keine Kristallstruktur besitzen. Vgl.: Simply White -- Blend-a-med Streifen Alle 6 Monate für zwei Wochen – jedes Jahr einmal für zwei Wochen Kommt überall dran -- evtl. Zähne oben drauf weiß, zwischen den Zähnen braun Wasserstoffperoxid -- Wasserstoffperoxid

4.4 Geschmacks- und Farbstoffe a) Geschmacksstoffe Süßungsmittel nährstoffhaltig nicht nährstoffhaltig Zuckeralkohole Zuckeraustauschstoffe Haushaltszucker Saccharose „Zucker“ Fructose Sorbit Mannit Xylit Zuckeraustauschstoffe Zuckeralkohole Süßstoffe Saccharin Cyclamat Aspartam Allgemein unterteilt man die Süßungsmittel in nährstoffhaltige und in nicht nährstoffhaltige Stoffe. Unter die Nährstoffhaltigen fallen Haushaltszucker und Zuckeraustauschstoffe. Die Zuckeraustauschstoffe unterteilen sich weiter in Fructose und die Zuckeralkohole. Letztere sind besonders für Diabetiker wichtig, da z.B. Sorbit vom Körper nicht über den Insulinstoffwechsel abgebaut wird. Alle drei können von Bakterien nicht als Nahrung verwendet werden und werden deshalb z.B. hier in der Zahnpasta eingesetzt. Sie sind der Grund für den Ausspruch :“ kann bei übermäßigem Verzehr abführend wirken“, da sie Sie werden aus der Natur gewonnen. Da sie eine sehr geringe Süßkraft haben, werden sie von den künstlichen, weniger teuren Süßstoffen unterstützt. Hierbei ist das Aspartame der Grund für die Phenylalaninquelle. Dies erkennt man an seinem richtigen Namen: S-Aspartyl-S-phenylalaninmethylester.

Versuch 5: Cool-Effekt Lösungswärme von Xylit: Hsolv = +23 kJ·mol-1 Einwaage: 1,5 g entspricht 0,01 mol H(Xylit)= Q n(Xylit) = C(H2O) · m(H2O) · T  T = H(Xylit) · n(Xylit) C(H2O) · m(H2O) T = 23000 J·mol-1 · 0,01 mol 4,18 J·g-1·K-1 · 50 g = 0,9 K 4.18 spezifische Wärme C Wärmekapazität von 50 ml Wasser

b) Farbstoffe: Versuch 6: Farbstoffchromatogramm Fließmittel: Trinatriumcitrat-Lösung : Ammoniak-Lösung : Ethanol : H2O 40 : 10 : 3 : 3 DC: Cellulose auf Kunststoff Laufzeit: 35 min. 0,66 124 Cochenillerot A 16255 131 Patentblau V 42051 Rf-Wert E-Nummer Farbstoff CI-Nummer 0,90

4.5 Weitere Zusatzstoffe • Waschaktive Substanzen, Tenside, Oberflächenbenetzer z.B. Natriumdodecylsulfat • Weißtöner z.B. Titandioxid • Verdickungsmittel z.B. Gummi arabicum, HEC • Ionenaustauscher z.B. Pentanatriumtriphosphat • Emulgatoren, Konservierungsmittel ... 10 - - - Weitere Zusatzstoffe der Zahnpasta, hier eine Auswahl, sind zum Beispiel Emulgatoren wie PEG 40 Stearate, Lecithin ( im Kaugummi ), Tenside Substanzen, die die Oberflächenspannung herabsetzten z.B. Natriumdodecylsulfat, auch Glaubersalz genannt Antioxidanzien, die die Inhaltsstoffe der Zahnpasta schützen sollen, z.B. BHA, also 2-tert-butyl-4-hydroxyanisol Ionenaustauscher, z.B. Pentanatriumtriphosphat in Odol med 3 Sowie Bindemittel, Viskositätsregler etc. - - - -

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 Kurz zeigen, dass das mit der Putzwirkung klappt; aber hatten ja einen Vortrag zum Thema Waschmittel, weshalb ich darauf nicht näher eingehen wollte, wie die Reinigung an sich passiert.

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 Wir haben schon zu Anfang gesehen, dass Fluoride besonders wichtig sind, um den Zahn zu stärken. Diese sind nun natürlich auch in der Zahnpasta vorhanden. Insbesondere gibt es Natriumfluoride, die