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
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.
Laborationen passar bra som gruppuppgift.
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.
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 |
Se till att alla ingredienser finns inköpta och att man har gamla tandkrämsförpackningar, med tydliga innehållsförteckningar.
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.
Ett tips!: Blanda ingredienserna i en bägare. Tillsätt vätskan, du väljer att använda, droppvis under omrörning. Fortsätt mycket försiktigt tills du uppnått rätt konsistens.
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.
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.
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.
Ca5(PO4)3OH(s) | + | 3 H2O | → | 5 Ca2+ | + | 3 HPO42- | + | 4 OH- |
hydroxiapatit | vatten | kalciumjoner | vätefosfat | hydroxid |
---|
Både vätefosfatjonen (HPO42-) 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.
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.
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.
Hydroxidjonen OH– och fluoridjonen F– har samma laddning och är lika stora. Det innebär att de ofta är utbytbara.
Tandemalj innehåller ämnet hydroxiapatit Ca5(PO4)3OH, där hydroxidjonen ingår. Vid pH 7 är lösligheten för hydroxiapatit mycket låg, vilket är tur eftersom tänderna annars skulle frätas upp snabbt. Den fasta hydroxiapatiten står i jämvikt med vattenlösning i saliven enligt reaktionen
Ca5(PO4)3OH(s) | + | 3 H2O | ⇄ | 5 Ca2+ | + | 3 HPO42– | + | 4 OH– |
hydroxiapatit | vatten | kalciumjoner | vätefosfat | hydroxid |
Men när bakterier i munnen bryter ned kolhydrater bildas syra. Syran förbrukar hydroxid så att jämvikten förskjuts åt höger. Det innebär att tandemaljen löses upp.
Men tack vare likheten mellan hydroxidjonen och fluoridjonen kan man använda sig av fluorsköljning. Då ersätts hydroxidjoner i tandemaljen av fluoridjoner så att det i stället bildas fluorapatit, Ca5(PO4)3F. Motsvarande jämvikt blir då
Ca5(PO4)3F(s) | + | 3 H2O | ⇄ | 5 Ca2+ | + | 3 HPO42– | + | 4 F– |
fluorapatit | vatten | kalciumjoner | vätefosfat | fluorid |
Eftersom fluoridjonen inte är en lika stark bas som hydroxidjonen, så reagerar den inte lika lätt med syran som bakterierna producerar. Då förskjuts inte heller jämvikten så mycket åt höger när det blir surare i munnen och tandemaljen löses inte upp lika lätt. På så vis skyddar fluoret tänderna.