Chemie der Zähne

Hallo und ganz herzlich bekommen! In diesem Video geht es um die “Chemie der Zähne”. Die Zahnpflege ist Bestandteil der Körperhygiene. Wir putzen uns regelmäßig die Zähne. Sind es allein kosmetische oder ästhetische Gründe, warum man das tut? Mit Sicherheit nicht. Durch die Reinigung der Zähne führen wir einen steten Kampf gegen die Zahnfäule, besser als Karies bekannt. Schauen wir uns einmal den Aufbau eines Zahnes an. Ein gesunder Zahn besteht aus Krone und Wurzel. Der Zahnschmelz dient der Nahrungszerkleinerung und schützt den Zahn. Darunter erstreckt sich von der Krone bis zur Wurzel das Dentin, auch Zahnbein genannt. Das Dentin ist hohl. Der Hohlraum wird von der Pulpa, dem Zahnmark ausgefüllt. Vom Schmelz bis zu den Wurzelspitzen sitzt der Zahnzement auf der Oberfläche des Dentins. Zwischen dem Zement und dem Knochen des Kiefers verlaufen Blutgefäße und Nerven. Der untere Teil des Schmelzes liegt direkt auf dem Zahnfleisch. Nun kann es geschehen, dass sich der Zahnschmelz dunkel bis schwarz verfärbt. Der Zahn ist krank. Er leidet unter Karies, der Zahnfäule. Wie kann so etwas geschehen? Schauen wir uns einmal die Zusammensetzung des Zahnschmelzes an. Der Schmelz besteht zu 95% aus dem Mineral Apatit. Dentin enthält 70% Apatit, der Zahnzement 65%. Was ist Apatit? Es handelt sich um ein Mineral, das eine Mohshärte von 5 aufweist. Damit ist der Zahnstein der härteste Bestandteil des menschlichen Körpers. Nach Mohs hat Diamant als härtester Stoff einen Wert von 10, Talk als weichstes Material einen Wert von 1. Apatit ist chemisch gesehen ein Calciumphosphat, das in der kleinsten Einheit ein einfach geladenes Anion enthält. Im Apatit der Zähne ist das das Hydroxid – Ion OH–. Man nennt das Mineral daher Hydroxylapatit oder Hydroxyapatit. In einer anderen Spielart des Apatits, die ihr hier seht, ist das Hydroxid – Ion durch ein Fluorid – Ion ersetzt. Es handelt sich um Fluorapatit. Beide Varianten des Apatits sind etwa gleich hart und gleich spröde. Chemisch gesehen gibt es aber eine wesentlichen Unterschied: Das Hydroxylapatit der Zähne wird durch Säuren zerstört. Ein Teilchen des Minerals reagiert mit einem Ion H3O+. Es kommt zur Neutralisation durch Reaktion mit dem Hydroxid – Ion unter Bildung zweier Moleküle Wasser. Es entstehen Calcium – Ionen und Phosphat – Ionen. Ein Teil davon bildet unlösliches Calciumphosphat, das vom Zahn abgelöst wird. Der Zahnschmelz wird zerstört. Fluorapatit hingegen ist gegenüber mäßigen Säurekonzentrationen stabil. Die Zahnrettung besteht in einer einfachen Austauschreaktion von OH– durch F– . Dem Zahn werden Fluorid – Ionen, z. B. In Form von Natriumfluorid angeboten. In praktisch allen Zahnpasten findet man Fluorid. Die Konzentration ist stets 1450 ppm. Das entspricht 0,145%. Woher kommen die Säuren, die Karies auslösen? Saure Speisen oder Obstsäfte sind für die Zahnfäule weniger verantwortlich. Die Hauptschuldigen sind die Bakterien Streptococcus mutans. Sie ernähren sich von Zucker. Dabei oxidieren sie diesen. Es entstehen organische Säuren. Diese rufen Karies hervor. Sitz der zerstörenden Mikroorganismen ist die Plaque, auch Zahnbelag oder Zahnstein genannt. Die Entfernung des Belags sollte daher regelmäßig beim Zahnarzt geschehen. Zahnpasten (2014) Zahnpasta dient der Zahnpflege und Zahnhygiene. Ich habe die Bestandteile von fünf bekannten Zahnpasten unter die Lupe genommen. Die Ergebnisse sind sowohl erstaunlich als auch instruktiv. Ich möchte euch die wichtigsten Erkenntnisse vorstellen. Die Grundlage Die Grundlage aller Zahnpasten bilden die sogenannten Cellulose Gum (das sind Carboxymethalcellulosen) und Xanthan Gum. Außerdem gehören dazu Wasser, Glycerin und mitunter Propylenglycol. In einem Fall fand ich die Kunststoffe Polyethylenglycol und das Copolymer PVM/MA. Schleifmittel Schleifmittel dienen der mechanischen Reinigung der Zähne. In der Schulliteratur wird Kreide (gemeint ist Calciumcarbonat) als geeignetes Material genannt. Ihre Eignung wird durch die geringere Mohshärte von 2 bis 4 im Vergleich zu Apatit begründet. Tatsächlich jedoch ist nur eine einzige Zahnpasta kreidehaltig. Die anderen Zahnpasten enthalten ausnahmslos „hydratisiertes Siliciumdioxid“. Siliciumdioxid ist Quarz und mit einer Mohshärte von 7 zu hart. Die Hydratisierung bewirkt offensichtlich eine Verminderung der Härte. Zwei Zahnpasten enthalten Das weiche Mineral Glimmer (Mohshärte 2) . Eine Zahnpasta, die weiße Zähne verspricht, hat Aluminiumoxid als Bestandteil. Das ist das Mineral Korund oder der Edelstein Rubin. Die Mohshärte liegt bei 9. Der Einsatz als Schleifmittel ist somit recht bedenklich. Tenside Die Reinigungswirkung der Zahnpasten wird durch verschiedene Tenside unterstützt. Eine Zahnpasta enthält Olefinsulfonate C14- C16, eine weitere ein neutrales Betain. In den übrigen Zahnpasten ist Natriumlaurylsulfat. Emulgatoren und Wasserenthärter Dafür werden verschiedene Natriumphosphate eingesetzt. Die anspruchsvollste Zahnpasta enthält hingegen … Monofluorophosphat Im alkalischen Milieu wird das Salz zum Fluorid – Lieferanten: PO3F2- + OH- → HPO42- + F- Es entstehen ein Hydrogenphosphat – Ion und ein Fluorid – Ion. Entzündungshemmende Substanzen Einer der untersuchten Zahnpasten wurden Pflanzenextrakte von Myrrhe, Salbei, Pfefferminz und Kamille zugesetzt. In einer anderen Paste fand ich Harnstoff, Allantoin, und Zinkchlorid. Arginin Das ist eine basische Aminosäure. In Kombination mit Calciumcarbonat dringt sie in die Reizleiterkanälchen ein, die zum Zahnnerv führen. Sie werden verschlossen und es kommt zu einer Schmerzlinderung. Arginin ist nur in einer der fünf Zahnpasten erhalten. Säurebinder Wenn überhaupt sinnvoll, so sollte man eine milde Base wie Natriumhydrogenbonat (Natron) oder Natriumsilicat wie bei der anspruchsvollsten Zahnpasta hinzusetzen. Ob die Beigabe von Natriumhydroxid, so wie in einem Fall geschehen, unbedenklich ist, mögt ihr selbst entscheiden. Geruchs- und Geschmacksstoffe Die Verbesserung von Geruch und Geschmack einer Zahnpasta ist nicht dringend erforderlich, eher kosmetisch, wird aber durchgängig praktiziert. Zunächst werden Süßstoffe hinzugesetzt. Meist Sorbit oder Natriumsaccharin, seltener Acesulfam. Durchgängig werden nicht näher benannte „Aromen“ verwendet. Auch das durchaus nicht unbedenkliche Limonen enthalten alle Marken. Mit einer Ausnahme: Die Zahnpasta mit speziellen Ansprüchen. Farbstoffe Das Auge putzt mit. Also erfolgt noch eine Zugabe von Farbstoffen. Titan (IV) -oxid ist ein starker Weißmacher. Alle Zahnpasten enthalten es. Die grünlich – blaue Färbung von Kupferphthalocyanin enthält eine Marke. Einer anderen Zahnpasta wurde wurde der immerhin reizende Farbstoff Thioindigo beigefügt. Übersicht Eine moderne Zahnpasta besteht somit aus: - der Grundlage - Schleifmitteln - Tensiden - Emulgatoren - Wasserenthärtern - Entzündungshemmern - Säurebindern - Geruchs- und Geschmacksstoffen sowie - Farbstoffen Und immer schön putzen, damit eure Zähne so wie der hier aussehen. Oder zumindest fast … Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg! Tschüs. Euer André