Chemie in der Kosmetik

Chemie in der Kosmetik

Die Chemie spielt eine wesentliche Rolle in der Kosmetik. Von Zahnpasta über Sonnencreme bis hin zu Haarpflegeprodukten – chemische Prozesse und Substanzen tragen entscheidend zur Wirkung und Sicherheit kosmetischer Produkte bei. In diesem Lerntext werden wir die chemischen Anwendungen in der Kosmetik erklären und drei spezifische Beispiele für Zahnschutz, Sonnenschutz und Haarpflege genauer betrachten.

Beispiel Zahnschutz

Ein Zahn besteht aus mehreren Schichten. Die äußere Schicht ist der Zahnschmelz, der härteste Teil des menschlichen Körpers. Darunter befindet sich das Dentin, das weicher ist und die Zahnwurzel umgibt. Im Inneren liegt das Zahnmark, das Nerven und Blutgefäße enthält.

Zahnkrankheit Karies

Karies entsteht, wenn Bakterien im Mund Zucker in Säure umwandeln, die den Zahnschmelz angreifen. Dies führt zu Löchern im Zahn und kann ohne Behandlung zu Schmerzen und Infektionen führen.

Inhaltsstoffe von Zahnpasta

Fluorid ist ein wichtiger Inhaltsstoff in Zahnpasta, der hilft, Karies vorzubeugen. Es stärkt den Zahnschmelz, indem es die Remineralisierung fördert: Fluoridionen werden in den Zahnschmelz aufgenommen und bilden Fluorapatit $\ce{Ca5[F(PO4)3]}$, der härter als Hydroxylapatit $\ce{Ca5[OH(PO4)3]}$ ist und eine geringere Löslichkeit gegenüber Säuren aufweist. Weitere Inhaltsstoffe von Zahnpasta sind beispielsweise Schleifmittel wie Silikate, die Plaque entfernen, und Aromastoffe, die für einen frischen Atem sorgen.

Beispiel Sonnenschutz

Das Licht, das von der Sonne kommt, besteht aus Infrarotstrahlung (IR), sichtbarem Licht und ultravioletter Strahlung (UV). UV-Strahlung wird weiter in UV-A- und UV-B-Strahlen unterteilt, die beide die Haut schädigen können.

Selbstschutz durch Melanin

Melanin ist ein Pigment in der Haut, das einen natürlichen Schutz gegen UV-Strahlung bietet, indem es diese absorbiert. Durch das ausgeprägte System alternierender Doppelbindungen (Farbstoff) wird UV-Strahlung absorbiert und über Molekülschwingungen in Wärme umgewandelt. Je mehr Melanin in der Haut vorhanden ist, desto besser ist der Schutz. Wenn wir öfter in der Sonne sind, bildet die Haut aus der Aminosäure Tyrosin zum Schutz gegen UV-Strahlung Melanin, was zu einer Braunfärbung der Haut führt. Dieser Schutz ist jedoch begrenzt und bei längeren Aufenthalten in der Sonne sollte unabhängig von der Hautfarbe nie auf Sonnencreme verzichtet werden.

Schutz durch Sonnencreme – Absorption und Reflexion

Sonnencremes enthalten UV-Filter, die UV-Strahlung absorbieren. Diese Filter bestehen oft aus Molekülen mit π-Elektronensystemen mittlerer Größe, die UV-Strahlung aufnehmen und in harmlose Energie umwandeln. Häufig wird in Sonnencremes auch Titandioxid ($\ce{TiO2}$) verwendet, das Licht (auch UV-Strahlung) stark reflektiert und deshalb oft in Farben als Weißpigment verwendet wird.

Vorbeugung

Regelmäßige Anwendung von Sonnencreme kann Hautkrebs und vorzeitiger Hautalterung vorbeugen. Es ist wichtig, eine Sonnencreme mit einem ausreichenden Lichtschutzfaktor (LSF) zu wählen und diese regelmäßig aufzutragen.

Beispiel Haarpflege

Haare bestehen aus Keratin, einem Protein, das in langen Ketten organisiert ist. Locken entstehen durch die Form und Anordnung dieser Ketten. Bei der Fönfrisur werden Haare durch Wärme und mechanische Einwirkung (Bürsten) in eine bestimmte Form gebracht.

Bleibender Effekt durch chemische Reaktionen

Chemische Behandlungen wie Dauerwellen oder Haarglättungen verändern die Struktur des Keratins dauerhaft. Diese Behandlungen brechen die Disulfidbrücken in den Keratinmolekülen auf und setzen sie in einer neuen Form wieder zusammen, was zu einer dauerhaften Veränderung der Haarstruktur führt.

Rolle der Haarstruktur

Die Struktur der Haare wird durch die genetische Veranlagung bestimmt, kann aber durch äußere Einflüsse wie Chemikalien, Hitze und Feuchtigkeit verändert werden.

Vorgänge erklären

Bei einer Dauerwelle wird das Haar zunächst mit einem Reduktionsmittel behandelt, das die Disulfidbrücken im Keratin aufbricht. Anschließend wird das Haar in Lockenwickler gewickelt und mit einem Oxidationsmittel fixiert, das neue Disulfidbrücken in der gewünschten Form bildet. Umgekehrt werden bei einer Haarglättung ähnliche chemische Prozesse angewendet, um das Haar zu glätten.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Chemie in der Kosmetik