Глава II. Практическая часть

Так как провести эксперимент на зубах, невозможно, то рекламодатели ссылаются на опыты с куриным яйцом. Заинтересовавшись результатами подобных экспериментов и понимая важность проблемы качественного ухода за зубами, мы решили самостоятельно проверить защитные свойства нескольких видов зубных паст. Опросив учащихся 7 -10 классов нашей школы, мы выбрали несколько наиболее популярных видов зубных паст.

Наша цель: проверить защитные свойства зубных паст

Для проведения опыта мы использовали следующие предметы и реактивы:

1. 7 куриных яиц (6 - для обработки пастой, одно- контрольное)

2. 6 вида зубных паст: Новый жемчуг, Silca, Sensodyne, Colgate, Blend-a-med, Lacalut, Новый жемчуг.

3. Слабый раствор уксусной кислоты, pH=3 (расход 250 мл на каждое яйцо).

4. 7 химических стаканов.

Порядок выполнения эксперимента следующий:

1. Намазываем 6 куриных яйца зубными пастами и выдерживаем 15 минут.

2. Смываем пасту водой.

3. Опускаем яйца в раствор уксусной кислоты. Время выдержки в растворе кислоты 15 мин.

Результаты эксперимента

После раствора уксусной кислоты на скорлупе контрольного яйца появилась трещина. Каждая из зубных паст оказала различное влияние на скорлупу яйца. При использовании пасты Sensodin и Lacalut на яйце появилась тонкая плѐнка. На скорлупе яиц, обработанных пастой Новый жемчуг, Silca, Colgate, появился рельефный рисунок. Скорлупа яйца, обработанного пастой Blend-a-med, выглядела лучше, чем у яиц, обработанных пастой Новый жемчуг, Silca и Colgate, на ней не было полупрозрачных пятнышек. Скорлупа каждого яйца разбивалась хорошо, небольшое отличие имело только места у яиц, обработанных пастами Sensodin, Lacalut и Blend-a-med - их скорлупа разбилась при небольшом усилии.

Также был проведѐн опыт, доказывающий присутствие в зубной пасте карбоната кальция. Образцы каждой из представленных паст были помешены в химические стаканы с раствором уксусной кислоты. Образец с пастой Colgate через 50 секунд начал активно выделять углекислый газ, на поверхности образовывались пузырьки, через 1 минуту - паста Новый жемчуг, потом Silca. В стаканах с пастами Lacalut, Sensodin, Вlend-a-med чуть заметная реакция началась лишь через 5-8 минут.

2СН₃СООН + СаСО₃= (СН₃СОО)₂Са + СО₂ + Н₂О

Методика определения количественного содержания карбоната кальция в зубной пасте

Реактивы: Зубные пасты, раствор соляной кислоты и гидроксида калия с концентрацией 0,5 н, 1 % раствор метилового оранжевого.

Оборудование: весы технические, штатив лабораторный, бюретка для титрования на 25 мл, мерный стакан на 50 мл, пипетка, стеклянная палочка.

Ход работы:

Отвесить 1 г зубной пасты. Навеску зубной пасты в мерном стакане залить 25 мл 0,5 н раствором соляной кислоты. Раствор зубной пасты в соляной кислоте нагреть на водяной бане до прекращения выделения углекислого газа. Затем мерный стакан с раствором зубной пасты охладить и добавить 3-5 капель 1 % раствора метилового оранжевого. Оттитровать 0,5 н раствором гидроксида калия до появления желтой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Записать объем затраченного раствора щелочи. Определение проводить 3 раза. Рассчитать среднее значение объема р-ра щелочи.

Принцип метода: способ количественного определения карбоната кальция в зубной пасте основан на методе обратного титрования (титрование по остатку).

Навеску зубной пасты обработали избытком 0,5 н раствора соляной кислоты. При обработке навески зубной пасты избытком раствора соляной кислоты протекает реакция:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂ + H₂O

Избыток раствора соляной кислоты (Оставшийся раствор соляной кислоты после реакции с карбонатом кальция) титруют раствором щелочи в присутствии индикатора метилового оранжевого. Титрование производится до первых признаков неисчезающего желтого окрашивания.

При кислотно-основном титровании протекает реакция:

HCl + KOH = KCl + H₂O

Параллельно провели контрольный опыт: 25 мл 0,5 н раствора титровали 0,5 н раствором гидроксида калия. Растворы одинаковой нормальности реагируют в равных объемах.

Объем щелочи, затраченный на титрование раствора соляной кислоты в контрольной пробе равен 25 мл.

По разности объемов щелочи затраченной на титрование в контрольной пробе и избытка раствора соляной кислоты, вычисляем объем раствора гидроксида калия который был бы затрачен на титрование объема раствора соляной кислоты, пошедшего на реакцию с карбонатом кальция, содержащегося в навеске зубной пасты. По количеству израсходованной кислоты на реакцию с карбонатом кальция судят о количестве карбоната кальция CaCO₃.

Вычисление результатов эксперимента

В основе расчетов лежат уравнения химических реакций:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

HCl + KOH = KCl + H₂O

Необходимо объемные выражения количеств щелочи (мл), затраченной на титрование,

пересчитать на единицы массы (г).

Рассчитаем титр (Т) раствора гидроксида калия.

1 г-экв. КОН = 56,109 г

0,5 г-экв. КОН = 28,054 г

1000 мл 0,5 н раствора гидроксида калия содержит 28,054 г гидроксида калия КОН, а 1 мл – 28,054:1000 = 0,028054 г

Титр (Т) р-ра гидроксида калия равен 0,028054 г/мл

Т_кон = 0,028054 г/мл

Рассчитаем количество вещества (n) гидроксида калия, затраченного на реакцию с соляной кислотой, прореагировавшей с карбонатом кальция.

a – объем раствора КОН, затраченного на реакцию с раствором HCl, пошедшей на реакцию с карбонатом кальция.

V₁ – объем раствора КОН, затраченного на титрование в контрольном опыте.

V₂ – объем раствора КОН, затраченного на титрование избытка р-ра HCl в растворе зубной пасты.

Т_КОН – титр раствора КОН.

Количество вещества (n) гидроксида калия рассчитываем по формуле:

М – молярная масса КОН.

Вычисляем количество вещества соляной кислоты, затраченной на реакцию с карбонатом кальция. В реакции нейтрализации реагируют равные количества эквивалентов веществ.

Согласно УХР (2)

nHCl = nКОН

Вычисляем процентное содержание карбоната кальция по уравнению химической реакции:

n HCl : n CaCO₃ = 2 : 1

Массу карбоната кальция рассчитаем по формуле:

= 100 г/моль

= 56 г/моль

Вычисление процентного содержания карбоната кальция проводим по следующей формуле:

a = V₁ – V₂

V₁ – объем р-ра КОН, затраченного на титрование в контрольном опыте

V₁ = 25 мл

V₂ – объем р-ра КОН, затраченного на титрование избытка р-ра HCl в растворе навески зубной пасты.

Результаты работы:

Зубная паста	Количество карбоната кальция CaCO3, %
Blend-a-med	2
Colgate	43
Sensodyne	3
Silca	30
Новый жемчуг	34
Lacalut	2

Выводы:

Карбонат кальция - это грубодисперсное соединение, которое обладает высокой чистящей способностью, но при чистке отрицательно воздействует на поверхность зуба (стирает и царапает зубную эмаль). Особенно при высоком содержании карбонат кальция возможна травма десен, порча зубной эмали. Кроме того, карбонат кальция практически не позволяет вводить в зубную пасту какие-либо лечебные и профилактические добавки. В нашем тесте самый высокий процент содержания карбоната кальция имеет зубная паста Colgate (43%). Хотя согласно ГОСТ (7983-82) норма содержания карбоната кальция составляет 25 % - 43 %.

Ведущие фирмы по производству зубной пасты снижают массовую долю карбоната кальция или полностью заменяют его другими более мягкими абразивами. Это производные кремния, которые отличаются высокой «полирующей» способностью и щадящим действием на зубную эмаль, такие вещества входят в состав Sensodin, Lacalut и Blend-a-med. Пасты, обладающие высокой абразивностью, отбеливают за счет действия абразивных средств (карбонат кальция, диоксид кремния). Чем крупнее частицы абразива, тем эффективнее удаляется налет. Правда, вместе с ним — и зубная эмаль! Более качественными и щадящими считаются отбеливающие пасты с диоксидом кремния.