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

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

AnvändningsområdeSubstans,
Kemisk formel
Finns i hushållsproduktenInköpsställe
Slip och polermedelKalciumkarbonat
CaCO3
Krita, KalkstenPappershandeln, Lantmännen
Ytspännings-
minskande ämne
Natriumlaurylsulfat
C12H25OSO3-Na+
DiskmedelVanlig affär
Vattenhållande ämneGlycerol
C3H8O3
GlycerinFärghandel
Färgämne KaramellfärgLivsmedelsaffär
SmakämneMentol el. dyl.Fisherman's friend
(halstablett)
Apotek, livsmedelsaffär
VätskaVatten
H2O
  
SötningsmedelSorbitol
C6H8(OH)6
Fisherman's friend
(halstablett)
Apotek, livsmedelsaffär
Emaljstärkande, kariesförebyggande ämneNatriummonofluorfosfat
Na2PO3F
Fluorskölj eller tablettApotek

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

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

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

Tandkräm på borste 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 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 (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.

Tandvärk 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.

Tandtroll 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

Tandborstning 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.

Jonbyte mellan hydroxid och fluorid

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.

Litteratur

  1. Tooth enamel, Wikipedia
    https://en.wikipedia.org/wiki/Tooth_enamel (2016-11-02)
  2. Emaljen i tänderna uppstod först i huden, Uppsala universitet
    http://www.uu.se/nyheter/nyhet-visning/?id=5198&typ=artikel&area=2&lang=sv (2016-11-02)
  3. Carl H. Snyder, The extraordinary chemistry of ordinary things, 1992, John Wiley & Sons, New York.
  4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1993, VCH Publishers.
  5. "Det visste du inte" i Det bästa, 1992, Anfang förlag, Stockholm.
  6. Material från Kemlärarnas Resurscentrum (KRC), februari 1998, Stockholm.
  7. Andersson, Sonesson, Vanneberg, Kemi i samhället, 1989, Liber Utbildning, Stockholm.
  8. En oberoende informationstjänst för tandvården, TandForum
    http://tand.primavi.com/ (2003-06-04)
  9. Tandpasta och tandkräm, Shenet
    http://www.shenet.se/recept/tandpasta.html (2003-11-28)
  10. Contents of toothpaste - safety implications, Eric C. Reynolds, University of Melbourne
    http://www.australianprescriber.com/magazine/17/2/49/51/ (2006-04-04)
  11. Squeezing out a better toothpaste, American Chemical Society
    http://pubs.acs.org/hotartcl/chemtech/95/dec/dec.html (2003-06-04)
  12. Fluoride Additives in Toothpaste, National University of Singapore
    http://www.chemistry.nus.edu.sg/2500/toothpaste.htm (2003-06-04)
  13. Visualization of growth and development of the dentition and the skull, Universitätsklinikums Benjamin Franklin, Berlin
    http://www.fu-berlin.de/zahnklinik/expdent/Teil3MainResearchTopics.htm (2003-06-04)

Fler experiment


vardagens kemi
Att döda bakterier - kan Klorin & Javex va´ nå´t?
Bestäm CMC för diskmedel
Blev disken ren?
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Den omöjliga tvålen - den är preparerad!
Diska med äggula
Eld - varför brinner det?
Eldprovet
Enzymaktivitet i ananas
Enzymer i Tvättmedel
Ett gammalt tvättmedel, del 1: Salt ur björkaska
Ett gammalt tvättmedel, del 2: Tvål ur saltet
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Falu rödfärgspigment ur järnvitriol
Framställ en detergent
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Färga ullgarn med svampar
Färgämnen i M&M
Gore-Tex, materialet som andas
Gör din egen limfärg
Gör ditt eget läppcerat
Gör hårt vatten mjukt
Göra lim av kasein
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur smakar salmiak?
Håller bubblan?
Karbidlampan
Kemi i en brustablett
Kemisk vattenrening
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Modellmassa av mjölk
Myggmedel - hur funkar det?
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Optiska Vitmedel
Osmos i ett ägg
Osynlig gas
Pektin och marmeladkokning
Pelargonens färg
Permanenta håret
Pulversläckare
Rengöra silver
Rostbildning och rostskydd
Skär sig majonnäsen?
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Superabsorbenter i blöjor
Surt regn
Syror och baser i konsumentprodukter
Såpbubblor
Tillverka din egen deodorant
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka din egen tvål, del 1: Själva tvålen
Tillverka din egen tvål, del 2: Parfymera och färga tvålen
Tillverka ditt eget läppstift
Tillverka Falu rödfärg enligt gammalt recept
Tillverka papperslim
Tillverka rengöringskräm
Tvätta i hårt vatten
Utfällning av aluminium
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer då något brinner?
Vad händer när degen jäser?
Vad innehåller mjölk?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Vad är skillnaden mellan maskin- och handdiskmedel?
Varför färgas textiler olika?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför rostar järn och hur kan man förhindra det?
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Varför äter vi Samarin?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Ägget i flaskan
Ärg på en kopparslant
Äta frusen potatis