Gör din egen tandkräm

Tillhör kategori: vardagens kemi

Författare: Marie Edmark, Jonas Jakobsson

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Tid för förberedelse: 10 minuter

Tid för genomförande: 30 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

Hur gör man tandkräm? Vi tittar på innehållsdeklarationen på förpackningarna. Innehållsdeklarationen ger viktig information om varan. Sedan tillverkar vi vår egen tandkräm. Här gäller det att få den bästa tandkrämen som har bra konsistens, god smak och som polerar lagom mycket.

Riktlinjer

Laborationen passar bra som gruppuppgift.

Säkerhet

Alla kemikalier är ofarliga, allt kan kastas i slasken.

Tänk dock på att hemmagjord tandkräm bör brukas med försiktighet, ty kalken kan slipa väl mycket på emaljen.

Det är viktigt att förstå att det kan ske en överdosering av flouridjoner och att man vet vilka effekter det kan få.

Materiel

• Krita (Kalciumkarbonat, CaCO₃); som polermedel
• Glycerin (Glycerol, C₃H₈O₃) och/eller Sorbitol, C₆H₈(OH)₆; som vattenhållande ämne.
• Mentol el. dyl.; som smakämne.
• Natriummonofluorfosfat (Na₂FPO₃); som kariesförebyggande ämne.

En tandkräm innehåller ett stort antal ämnen, vart och ett med sin speciella funktion. De flesta tandkrämer innehåller följande slag av ämnen:

Användningsområde	Substans, Kemisk formel	Finns i hushållsprodukten	Inköpsställe
Slip och polermedel	Kalciumkarbonat CaCO3	Krita, Kalksten	Pappershandeln, Lantmännen
Ytspännings- minskande ämne	Natriumlaurylsulfat C12H25OSO3-Na+	Diskmedel	Vanlig affär
Vattenhållande ämne	Glycerol C3H8O3	Glycerin	Färghandel
Färgämne		Karamellfärg	Livsmedelsaffär
Smakämne	Mentol el. dyl.	Fisherman's friend (halstablett)	Apotek, livsmedelsaffär
Vätska	Vatten H2O
Sötningsmedel	Sorbitol C6H8(OH)6	Fisherman's friend (halstablett)	Apotek, livsmedelsaffär
Emaljstärkande, kariesförebyggande ämne	Natriummonofluorfosfat Na2PO3F	Fluorskölj eller tablett	Apotek

Förarbete

Se till att alla ingredienser finns inköpta och att man har gamla tandkrämsförpackningar, med tydliga innehållsförteckningar.

Utförande

Tandkräm används tillsammans med tandborstning av flera skäl, bl.a. för att tillföra tänderna flour, ta bort beläggningar effektivare och skapa en frisk smak i munnen.

1. Hur gör man tandkräm?
2. Utveckla ett recept.
3. Experimentera med olika mängder och ingredienser.
4. Prova din tandkräm och redogör för dina resultat.

Ett tips!: Blanda ingredienserna i en bägare. Tillsätt vätskan, du väljer att använda, droppvis under omrörning. Fortsätt mycket försiktigt tills du uppnått rätt konsistens.

Förklaring

De viktigaste beståndsdelarna i en tandkräm är slip- och polermedel, smakämnen och fluorfosfat. Slip och polermedlet som vanligtvis används i våra tandkrämer är kalk. Kalket har som funktion att slipa bort de beläggningar som innehåller karies framkallande ämnen som kan förorsaka hål i tänderna. Smakämnen används dels för att ge en bra smak på tandkrämen och en kavar varande fräschhet i munnen. Fluorfosfaten finns av en enda anledning och det är för att fluoret skall stärka tändernas emalj.

Kemisk bakgrund

Historik

Människan har i alla tider borstat tänderna, på 1840 - talet använde man sig av den tidens tandpulvermärke som innehöll finmald korall, bläckfiskben och brända äggskal eller porslin. Pulvret kunde färgas med koschenill som man fick av torkade tropiska koschenillsköldslöss. Pulvret antog då en röd ton.

Dagens tandkrämer

Dagens tandkrämer - vita, färgade eller randiga innehåller ett tiotal ingredienser. Var och en med sin speciella funktion. Några rengör och skyddar tänderna, andra är bindemedel, en del gör att tandkrämen smakar bättre och några gör att den lättare kan tryckas ur sin tub.

Kemikalier som ingår i tandkräm

Den viktigaste beståndsdelen i tandkräm är ett ämne som fungerar som slip- och polermedel och hjälper till att avlägsna den gula hinna, beläggningen som lägger sig på tänderna och som innehåller kariesframkallande ämnen. Den är antingen naturligt eller syntetiskt framställt. Vi har valt att använda finmald kalksten (kalciumkarbonat) som är en naturlig produkt. Andra exempel på material som används som slipmedel är kaolin, ett slags lera som också används i porslin. Klara gelétandkrämer får sin slipeffekt av genomskinliga kiselsammansättningar.

Smakämnen ingår för att ge dels bra smak på tandkrämen, dels en kvar dröjande fräschhet. Det finns flera olika smaksättare, vanligtvis använder man pepparmintolja eller mentol.

Det från kemisk synpunkt mest intressanta ämnet i tandkräm är fluorfosfatet (Na₂PO₃F). Vi skall studera floufosfatet verkan lite närmare. Se stycket flouridbehandling.

Det krävs ytterligare diverse tillsatser för att ge produkten önskevärda egenskaper, t.ex. lämplig konsistens. Ett urval:

En aning rengöringsmedel tillsätts för att bilda lödder. Löddret underlättar tandborstningen, men rengör inte tänderna. Vi har valt att använda natriumlaurylsulfat som är ytspänningssänkande och gör så att slipmedlet kommer in i alla skrymslen och vrår.

De rengörande och slipande ingredienserna kombineras med vatten genom att man tillför ett bindemedel. Vi använder oss av ämnet CMC, karboximetylcellulosa. CMC hör till etrarna och produceras som natriumsalt. I form av sitt natriumsalt är det en produkt som du utnyttjar varje dag. Du träffar bl.a. på den som förtjockningsmedel i t.ex. tandkräm, i glass och i kosmetika. CMC som förtjocknings medel: Na-CMC (natrium-karboximetyl-cellulosa) används som jonförening, och löser sig i vatten till en tjockflytande lösning - hur tjockflytande beror på koncentrationen och på hur stor andel av hudroxigrupperna som bildar etrar.

Tandens uppbyggnad

Tandens uppbyggnad framgår av bilden till höger.

Tanden är till stora delar uppbyggd av ett ämne som kallas hydroxiapatit Ca₅(PO₄)₃OH. Emaljen består av relativt stora kristaller av detta ämne, medan tandbenet består av relativt små kristaller. Större kristaller ger ett i allmänhet hårdare men sprödare material än med små kristaller. Hydroxyapatit har liten löslighet vid pH 7 (vid neutral miljö), som saliv normalt sett har.

Emaljen angrips av syra

I en neutral vattenlösning inställer sig jämvikten

Ca5(PO4)3OH(s)	+	3 H2O	→	5 Ca2+	+	3 HPO42-	+	4 OH-
hydroxiapatit		vatten		kalciumjoner		vätefosfat		hydroxid

Både vätefosfatjonen (HPO₄^2-) och hydroxidjonen (OH^-) är starka baser. Därför så förskjuts jämvikten åt höger om pH sänks i saliven. Kort sagt, om munnen blir sur så löses hydroxiapatiten upp och det blir hål i tänderna. Som tur är så innehåller dock saliven ämnen som verkar buffrande, d.v.s. gör så att pH i munnen inte ändras så mycket.

Problemet är att vissa delar av tänderna tidvis kan utestängas från kontakten med saliv p.g.a. t.ex. matrester. I matrester så finns det kolhydrater och bakterier inverkar på dessa så att bl.a. mjölksyra (CH₃-CHOH-COOH) bildas.

Mjölksyra är en ganska stark syra och en sur miljö uppstår därför i kontakytan mellan matresterna och tanden. Syran bidrar till att apatitkristallerna i emaljen löses upp och att det efter en tid bildas ett hål. Detta växer ständigt, eftersom bakterier stannar kavar i hålet, tanden har angripits av karies.

Fluoridbehandling

Fluor finns i tandkrämen av en bestämd anledning, att stärka emaljen. När man borstar tänderna med en tandkräm som innehåller fluor sker följande reaktion:

Ca5(PO4)3OH(s)	+	F-	→	Ca5(PO4)F(s)	+	OH-
hydroxiapatit		fluoridjoner		fluorapatit		hydroxid

Flourapatiten (Ca₅(PO₄)F) kristalliseras bättre, vilket gör emaljen hårdare, men också sprödare. Därför är flourapatiten mycket svårlösligare än hydroxiapatiten. Kort sagt: emaljen blir mindre känslig för sur miljö om den består av fluorapatit.

Tillförseln av flouridjoner måste vara kontinuerlig. Annars ersätts flouridjonerna ganska snart av hydroxidjoner.

Fördjupning

Fluorsköljning av tänderna

I vissa områden finns fluorid i dricksvattnet. Fluoriden byggs in i tandemaljen genom att ersätta hydroxidjoner som annars finns där. Fluoriden är mindre känslig för syra, vilket gör att tänderna inte utsätts för karies i samma utsträckning. Fluoriden verkar dessutom bidra till mineralisering av tandemalj och motverka bakteriebildning.

Om de naturliga halterna av fluorid är för låga kan man komplettera med fluorsköljning. Vanligen ingår natriumfluorid (NaF) i fluorsköljen. I Sverige har program för fluortandsköljning bedrivits under tiden 1960-1980 då "fluortanten" kom regelbundet till klasserna. När tandhälsan förbättrades genom bättre medvetenhet om tandvård slutade man dela ut fluorskölj i skolorna. Tandkräm innehåller också vanligen fluorid i halter mellan 0,2-0,3 %.

Men överdrivet mycket fluorid är inte bra. I mild form ger det vita fläckar på tänderna, men i allvarlig form med kraftig exponering för fluorid kan tänderna deformeras av gropar och täckas av bruna fläckar.