| Maagzuurtabletten onderzoeken | |
|
Datum: mei-juni 2003
Principe:
| Rennies zijn opgebouwd uit een mengsel van magnesiumcarbonaat en calciumcarbonaat. Werkt een mengsel inderdaad beter dan de individuele componenten? |
Materiaal:
|
|
Uitvoering:
|
|
Resultaten:
| Rennie (kauwtablet) | massa = 1.3 g | Start pH = 1.2 - 1.3 Het duurt lang voor dit tablet is opgelost. CO2 productie waarneembaar. Na 725 s gestopt met loggen. Tablet nog altijd niet volledig opgelost. |
| Rennie (kauwtablet, verpoederd) | massa = 1.3 g | Start pH = 1.2 - 1.3 CO2 productie waarneembaar. Na 725 s gestopt met loggen. Nog poederdeeltjes waarneembaar. |
| Calciumcarbonaat (poeder) | massa = 0.7 g | Start pH = 1.3 CO2 productie waarneembaar. Na 735 s gestopt met loggen. Nog poederdeeltjes waarneembaar. Poederdeeltjes blijven waarneembaar. |
| Magnesiumcarbonaat (poeder) | massa = 0.1 g | Start pH = 1.3 Geen CO2 productie waarneembaar. Materiaal lost moeilijker op dan krijt. Na ca. 750 s gestopt met loggen. Nog brokjes magnesiumcarbonaat waarneembaar. |
|
|
Discussie en conclusie:
| Als in maag teveel zuur wordt geproduceerd kan
een deel van dat zuur in de slokdarm terecht komen. Dit geeft een branderig
gevoel. Om dit branderig gevoel tegen te gaan helpt het dus het teveel aan zuur
te neutraliseren. Dit kan men doen door een maagtablet in te nemen. Een van de
vele merken maagtabletten zijn Rennies. Een Rennie-tablet is volgens het doosje
opgebouwd uit 680 mg Calciumcarbonaat en 80 mg Magnesiumcarbonaat. Beiden kunnen met het zoutzuur reageren
volgens: Kijken we naar de massa van een tablet dan meten we een gewicht van 1.3 g terwijl als werkzame bestanddelen kleinere hoeveelheden van calciumcarbonaat (0.68 g) en magnesiumcarbonaat (0.08 g) zijn opgegeven. Er zijn dus hulpstoffen toegevoegd aan de tabletten. Kijken we in de bijsluiter dan wordt dit bevestigd dan wordt dit bevestigd. Toegevoegde hulpstoffen zijn sucrose(suiker, 0.475 g), zetmeel, magnesiumstearaat, talk, paraffine en pepermunt- en citroenaroma. In de maag wordt 8 tot 15 ml maagsap per uur aangemaakt. De pH van het geproduceerde zoutzuur ligt tussen de 0.9 en 1.5. Door verdunning met allerlei andere stoffen in de maag is de werkelijke pH-waarde ongeveer 3.0. De manier waarop we dit experiment hebben uitgevoerd is door het pH-verloop in de tijd te meten in kunstmatig maagsap van een Rennie tablet zelf, en van equivalente hoeveelheden van de bestanddelen van een Rennie tablet. In de grafiek kunnen we zien dat een verpoederd tablet sneller werkt dan een niet-verpoederd tablet. Dit is makkelijk verklaarbaar, het contact oppervlak van de vaste stof is in een poeder veel groter. Vergelijken we echter de poeders met elkaar dan zien we weer dat het calciumcarbonaat veel sneller reageert dan het poeder van het tablet en dat de kleine hoeveelheid magnesiumcarbonaat zeer langzaam reageert. Dat de tabletten langzamer reageren dan het calciumcarbonaat kan dus veroorzaakt worden door het magnesiumcarbonaat alhoewel we de invloed van de hulpstoffen op basis van deze metingen niet kunnen uitsluiten. Dit effect kan bewust geïntroduceerd zijn. In de neutralisatiereactie wordt CO2 gevormd. Men kan zich voorstelen dat als dit te snel gemaakt wordt het resultaat een flinke boer kan zijn. Dit effect kan men dan verminderen door ervoor te zorgen dat de neutralisatiereactie langzamer verloopt. De vraag is nu of we het probleem theoretischer kunnen benaderen. Om dat te kunnen doen kijken we naar oplosbaarheidproducten. Voor
calciumcarbonaat geldt S = [Ca2+][CO32-] = 8.7
. 10-9 Op basis van de oplosbaarheidproducten is magnesiumcarbonaat beter oplosbaar in water dan calciumcarbonaat. Het oplosbaarheidproduct kan echter sterk beïnvloedt worden door reacties met zuur. De volgende reacties kunnen een rol spelen:
Op
basis daarvan kunnen we de volgende relaties opschrijven: (1)
S = [Ca2+][CO32-]
het oplosbaarheidproduct, en
de protolyseconstantes (pKa1 = 6.4 en pKa2 = 10.2). (5)
en (6)
Het
probleem waar we mee geconfronteerd worden is dat de steuchiometrische relatie
niet helemaal klopt aangezien H2CO3 deelneemt aan een
ontledingsreactie. De steuchiometrische relatie klopt alleen als er nog geen
ontleding van H2CO3 naar CO2 heeft
plaatsgevonden. Als evenwicht geschreven:
Het is zelfs zo dat de pKa die opgegeven wordt voor koolzuur (pKa1 = 6.4) niet de echte pKa van koolzuur is. Het is de pKa van het evenwicht tussen het opgeloste CO2 en het koolzuur. Koolzuur is in werkelijkheid een veel sterker zuur met een echte pKa1 waarde van 3.58. We
kunnen dan de volgende relatie afleiden, waarbij we het CO2 (l) in
evenwicht met H2CO3 opschrijven als [H2CO3]: (6)
à
(7) [HCO3-]
= x.[CO32-]/Ka2 We kunnen een analoge formule voor magnesium afleiden. Geven we nu de berekende concentratie als functie van de pH weer dan krijgen we de volgende grafiek:
Gemeten pH = 1.3 => x=
0.050 mol/l 680 mg calciumcarbonaat =
680/130.1 = 5.2 mmol In verhouding tot de hoeveelheid zoutzuur die geproduceerd wordt hebben we dus een overmaat aan neutraliserende media. Kijken we naar het
magnesiumcarbonaat experiment dan berekenen we een pH van: Er
is echter nog een ander facet dat een rol kan spelen nl. de vorming van Ca(OH)2
en Mg(OH)2 die gevormd kunnen worden als het milieu meer basisch
wordt. Al met al kunnen we dus niet met zekerheid al onze observaties verklaren. Op basis van de oplosbaarheidsprodukten zou je nl verwachten dat beide carbonaten volledig opgelost worden, hetgeen dus niet gebeurd is, althans binnen het tijdsinterval dat bestudeerd is. Het is zo dat de basis van de berekeningen hierboven uitgevoerd thermodynamisch is. Thermodynamica vertelt echter alleen maar of het mogelijk is dat een bepaald reactie kan plaatsvinden, ze zegt niets over de snelheid waarmee het plaatsvindt, de kinetiek. Deze kan ons dus parten spelen en met de experimenten die we hier uitgevoerd hebben kunnen we de kinetiek maar moeilijk, eigenlijk niet, kwantificeren. Het lijkt in ieder geval waarschijnlijk dat de hulpstoffen in de tabletten er mede voor zorgen dat de maagtabletten niet te snel oplossen. Al met al is dit systeem iets complexer dan ik in eerste instantie dacht. |
Opmerkingen:
|
Literatuur:
|
Achtergrondinformatie:
| De maag is het wijdste deel van het
spijsverteringskanaal. Twee openingen, de maagmond of cardia en het maagportier
of pylorus zorgen voor de verbinding resp. met de de slokdarm en de darmen. De
maag is inwendig belkeed met een maagslijmvlies, waarin zich bekervormige cellen
bevinden die slijm afscheiden, en bovendien vinder we er de maagsapklieren die
het maagsap vormen. Dit bevat drie enzymen die van grote betekenis zijn voor de
spijsvertering: pepsine, lipase en "lebferment" (kathepsine) en verder
zoutzuur, water en zouten. Maagzuur stimuleert de vertering van bepaalde voedselbestanddelen en maagzuur doodt bacteriën. Normaliter veroorzaakt dit zuur geen problemen. In Nederland wordt jaarlijks 700 miljoen gulden uitgegeven aan maagzuurbeperkende stoffen. Ze hebben tot doel brandend maagzuur te voorkomen of te neutraliseren. Regelmatig komen er nieuwe producten bij die of bij de drogist of bij de apotheker te krijgen zijn. De bacterie Helicobacter pylori is de laatste jaren regelmatig in het nieuws omdat deze bacterie betrokken is bij het ontstaan van maagzweren. Een maagzweer is een beschadiging van de binnenkant van de maagwand.Tot in de jaren tachtig was bijna iedereen ervan overtuigd dat een maagzweer werd veroorzaakt door een overmatige productie van maagzuur, die in veel gevallen het gevolg zou zijn van stress. Voor
de oplosbaarheid van een vaste stof kunnen we schrijven:
Uit Binas: p.
98: p.
95: Oplosbaarheid CO2 in water:
p.
102,103: |
08-01-2017
Op 28/2/2006 een literatuurreferentie toegevoegd.
