拓展专题1 牙膏中的化学知识【案例资料】牙膏中的化学成分每天早晨起来第一件事和晚上临睡前最后一件事你会做什么呢？具有良好卫生习惯的人肯定会想到两个字——刷牙。
谈到刷牙，牙膏的作用自然不能不提，走进超市里，各式各样的牙膏琳琅满目，追根到底它们的主要成分都是大致相同的。
而且牙膏中的很多成分都是我们化学家族中的成员，我们就一起来了解一下吧。
牙膏是由粉状摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、粘合剂、香料、甜味剂及其它特殊成分构成的。
1、摩擦剂：牙膏中常用的摩擦剂有：①碳酸钙(CaCO3)：碳酸钙有重质和轻质两种，重质碳酸钙是将岩石中的石灰岩和方解石粉碎、研磨、精制而成。
轻质碳酸钙是将钙盐溶于盐酸中，再通入二氧化碳，得到碳酸钙沉淀。
轻质碳酸钙颗粒细，比重轻，可用于牙膏。
②磷酸氢钙(磷酸氢钙二水盐CaHPO4•2H2O和磷酸氢钙无水盐CaHPO4)：磷酸氢钙分为二分子水的二水盐和无水盐两种。
二水盐和其他成分有良好的混合性，但由于无水盐硬度高，摩擦力强，因此在特制除烟迹的牙膏中，可在二水盐中混入5％~10％无水盐。
③焦磷酸钙(Ca2P2O7)：焦磷酸钙是将磷酸氢钙高温处理而得到的。
由于它不和含氟化合物发生反应，故可用作含氟牙膏的基料。
④水合硅酸(SiO2•nH2O)：水合硅酸是非常细的白色微粒，可用于透明牙膏中。
另外，由于其比容大，可作牙膏的增量剂和增粘剂使用。
⑤氢氧化铝[A1(OH)3]：氢氧化铝的颗粒较粗，但不会损伤珐琅质，且能增加牙膏的光亮度，并具有优良的洁齿力。
2、湿润剂：湿润剂可防止牙膏在软管中固化变硬，并使膏体具有光泽等效能。
用于牙膏中的湿润剂有甘油、丙二醇、山梨醇等多种。
3、表面活性剂：为清洗口腔中的污垢，目前广泛采用的是中性洗涤剂——月桂醇磺酸钠。
能快速发泡，既能发泡沫，又能清洗口腔中的污垢。
牙膏用的表面活性剂纯度要求很高，不能有异味，一般用量为2％。
4、粘合剂：为使牙膏中配料分散均匀，可使用粘合剂，如cMc(羧甲基纤维素钠盐)及其衍生物、角叉菜、海藻酸钠等多种物质。
5、香料：牙膏用香料主要是薄荷，它是赋予牙膏凉爽感的一种不可缺少的成分。
薄荷类又分为薄荷醇(薄荷脑)、薄荷油、薄荷等多种物质，以及由其派生出来的香料。
此外，还可使用水果类香精，如柑橘类香料等，但作为牙膏香料来说是有严格限制的。
6、甜味剂：为改善牙膏的口感，牙膏中加了少量糖精。
由于用作湿润剂的甘油等也具有甜味，故糖精的配用量一般为o．01％～o．1％。
也可用木糖醇做甜味剂。
7、其他特殊成分：为了防治口腔疾病，有的牙膏中还加入了一些特殊成分：①为除去口臭常在牙膏中加入双氧代苯基二胍基己烷和柏醇等杀菌剂，铜叶绿酸对防止口臭亦有一定功效。
②防治龋齿可加入氟化合物，既能抑制口腔中残留物发酵，又使牙齿表面的珐琅质强化。
从安全性来考虑，牙膏中氟含量规定在1ooo微克以下。
在钦用含氟天然水的人群中，龋齿的发病率相对较低，但饮用含氟量高的水，牙齿表面会形成白浊状(斑状齿)，反而使齿质变脆。
原来一支小小的牙膏中竟然包含了这么多的成分在其中，是不是很神奇啊，回顾一下刚才提到的那些成分，你一定也能感受到你所学到的一些化学知识在其中的应用吧。
【讨论交流】1．牙膏中的各种摩擦剂组成分别属于哪一类化合物？根据学过的知识和文献了解，简述碳酸钙、磷酸二氢钙、氢氧化铝有哪些物理和化学性质。
2．文中所提香料的化学成分是酯，酯中的官能团是怎样的，请用化学符号表示。
根据你的学习经历和生活经验，谈谈酯在生活中应用的情况。
3．葡萄糖、蔗糖都是一种甜味剂，他们的元素组成和分子结构是怎样的？他们分别有哪些化学性质和重要用途？【实践活动】1．调研一下目前超市中主要有哪些牙膏的品牌，对他们的价格、功能、销售情况做一个简单的比较和分析，并配合营业员和顾客的访谈情况，推断目前市民对牙膏具体品牌的购买意向。
2．组织学生参观上海牙膏厂，了解生产牙膏的具体流程、设备和工艺。
邀请厂方领导介绍一下上海牙膏厂的历史和发展现状。
【科学史话】中国古代牙膏的起源版权所有© 中国牙膏工业协会牙膏起源于古中国和印度。
早在公元前3000年，我国就已有了保护牙齿清洁口腔的记载。
春秋时期《礼记》上就有“鸡初鸣，咸盥漱”的记载。
我国最早使用的漱口剂有酒、醋、盐水、茶及温水等。
酒、醋、盐水等有解毒杀菌的作用。
茶中含有氟和维生素，可以防蛀，保持口腔清洁。
我国五代时期已经出现了复方配制的洁牙剂。
以后又逐渐发展到采用香药去秽。
就是在牙齿清洁剂中加入清热解毒的中药如金银花、野菊花、蒲公英、藿香、佩兰等，不仅能保持口腔清洁，还有治疗口腔疾病的作用。
我国于公元前数世纪已经开始用刷牙的方法来清洁牙齿，当时使用的工具十分简单，如杨柳枝。
东汉高世安译（公元25年）《佛说温室洗浴众僧经》中讲到洗浴时所需的七种用具，其中有“六者杨枝”之句，当时杨枝，就是一种将杨枝的一端或两断打扁成刷状制成的牙刷，形如扫帚，以蘸药刷齿，最原始的牙刷随着佛教的传入在开始出现了。
据有关资料记载，中国是世界上最早制作牙刷的国家，汉民族也是最早使用牙刷的民族。
中国学者通过对敦煌壁画的考察，发现了刷牙的画面。
牙刷是由杨柳枝制成的，这可能是中国最早的牙刷。
而在未有牙刷之前，人们是用手指揩上盐末来拭刷牙齿的。
新中国成立以来，人民政府非常关心广大群众的口腔健康，国务院曾两次召开四大城市的牙刷会议，制定了保健牙刷的规格。
改进后的保健牙刷头短而窄，柄扁而直，更加符合人体口腔结构。
在很长一段时间里，市场上出售的牙刷多数是按照这个标准制造的。
牙膏在中国属舶来品，于清代光绪末年输入。
此前人们刷牙所用的洁牙用品是一种青盐。
另有一种洁牙用品称之为牙粉，放在牙刷上用来擦牙，可以把牙齿擦白。
关于牙粉有一段故事很值得一提。
一九一八年前后，作家兼民族资本家天虚我生，看到日本商人在中国各地大量倾销金刚牌和狮子牌牙粉、获利颇巨的状况，为争取国内市场，组成家庭工业社，制作“国货牙粉”。
其实这一牙粉的原料，如滑石粉、薄荷、香精等，无一不是购自国外，用量最大的碳酸镁也是从西药房用高价购买的。
此时正值“五四运动”前夕，全民抵制日货，这种牙粉生逢其时，很快占领了一部分市场，以后逐渐扩展，从而奠定了家庭工业社的基础。
初战告捷后，为解决原料方面的沉重压力，天虚我生多次试制，终于制作出薄荷和碳酸镁等原料，基本上解决了牙粉原料自给的问题，大幅度降低了成本，增加了利润。
到了一九五三年，“国货牙粉”的质量超过了日货，每年还外销近百万元。
这场中外牙粉的竞争，最终以国货品牌打开销路、站稳脚跟而告终。
早期的牙膏以白垩土和肥皂为磨擦剂和发泡剂，所以用后口腔里留有一股油腻味，很不舒服。
后来市场上虽然出现了管状牙膏，但由于仍用上述原料制成，口感不适的缺点仍无多大改进。
直到一九四五年第二次世界大战结束后，民族工业复兴，牙膏膏体结构才有了根本改进，原料用硫酸氢钙代替了白垩土，以十二烷基硫酸钠代替了肥皂，使牙膏的泡沫性能大为改进，洁净效果更好，同时清除了令人不愉快的气味。
时至今日，牙膏已成为中国日用化学工业中的一个主要品种，经历了由单调到丰富、从短缺到繁荣的历程。
牙膏质量的提高也得益于科技的不断发展，经过科技工作者长期的努力，具有防龋、止血、消炎、除臭、脱敏等效果的中草药牙膏不断问世，中华、美加净、两面针、黑妹、草珊瑚、蓝天六必治等一批驰名商标更深植于消费者心中。
如今在超市琳琅满目的货架上，各式各样的牙刷，多姿多彩的牙膏准让你挑花了眼，此时的你是不是会感慨万千，联想起那些并不遥远的往事……思考交流：1．读了文中关于牙粉的一段故事，您有什么感受？你怎样理解小平同志提出的“科学技术”是第一生产力的观点的？2．文中提到的牙粉原料之一碳酸镁，它有哪些物理和化学性质？目前，生产碳酸镁的工业流程是怎样的？碳酸镁有哪些用途。
【历史回响】感受牙膏发展史/98756.html牙膏问世前，人们用牙粉刷牙。
牙粉是碳酸钙和肥皂粉的混合物，其功能只是保持牙齿清洁，除却污渍。
但是牙粉pH值高，会引起口腔组织发炎。
二战以后，对口腔有保健作用的牙膏才纷纷上市。
目前，牙膏已成为人民日常生活中不可缺少的日用品。
牙膏主要成分为摩擦剂，约占膏体的50%，其它为保湿剂、发泡剂、粘结剂、香料和甜味剂等。
磨擦剂具有洁齿的作用，最常用的有CaCO3细粉末或Ca(HCO3)2细粉末等。
发泡剂最常用的是C12H23OSO3Na（十二烷基硫酸钠），也有用十二烷基苯碘酸钠的。
保湿剂可保持膏体水分，防止膏体干燥变硬，常用的保湿剂有甘油、山梨醇[CH2OH（CHOH）CH2OH]和α-丙二醇（CH3CHOHCH2OH）]等。
此外，粘结剂能增加牙膏的整体粘度，防止液相与固相的分离，起稳定膏体的作用，常用的有羧甲基纤维素等。
多数牙膏有一种微苦的味道，常加入的甜味剂是糖精。
香味剂加入到牙膏中会留下清香、爽快的口感，常用的有冬青油、薄荷油、留兰香油和丁香油等。
最后，生产牙膏时还需要一种不可缺少的原料—水。
那么，牙膏到底怎样起到保洁口腔的作用呢？我们知道，如果长期不刷牙会形成牙面沉积物，此沉积物有软硬两种，软的是未钙化沉积物，包括牙菌斑，软垢和着色素等，硬的是钙化了的沉积物即牙石。
而口腔中的食物残渣，尤其是牙齿表面的磷酸钙是形成牙石的主要因素。
口腔中的食物残渣，牙齿表面的磷酸钙可用摩擦剂去清除。
摩擦剂对牙齿清洁作用很大，但摩擦剂颗粒硬度太大会损伤牙周组织，过小则难以清除污垢。
表面活性剂是利用来降低牙膏表面张力的作用，使牙膏扩散，渗透到口腔内的沉积物来达到清洁口腔的作用。
在刷牙的过程中，牙膏中的发泡剂使口腔中充满泡沫，以此来乳化、分散残留物，增强清除口腔污垢的作用。
而香料和甜味剂则使牙膏有宜人的芳香和清新爽口的感觉，并中和口腔异味。
至于保湿剂与粘结剂是用来保持膏体光洁、防止变硬，且使牙膏各组成成分不分离。
牙膏化学的第一个进展是出现了防止龋齿的药物牙膏。
50年代初，一些流行病学研究指出，氟化物具有阻止龋齿的作用。
于是，1955年出现了添加氟化亚锡（SnF2）的牙膏。
后来，一氟磷酸钠(MFP)代替了氟化亚锡，成为世界上研究最广泛的氟化物。
多年实践证明，氟化物与牙齿接触后，使牙齿组织中易被酸溶解的氢氧磷灰石形成不易溶的氟磷灰石，从而提高了牙齿的抗腐蚀能力。
有研究证明，常用这种牙膏，龋齿发病率降低40％左右。
如今被添入牙膏预防龋齿的氟化物有氟化钠，氟化钾、氟化亚锡及单氟磷酸钠。
专家们普遍地认为，当提供的氟离子的浓度相等时，所有这些氟化物防治龋齿的作用是相同的。
但要知道氟是一种剧毒物质，如果人体吸收过多会引起氟中毒，国家规定，加氟牙膏游离氟应在400－1200Pm之间，特别注意，３－４岁前的儿童不宜使用，因为１／８－１／４的牙膏可能被他们吞入胃中。
牙膏化学的第二个进展是预防牙质过敏引起的酸痛。