Wijn bevat meerdere zuren. Samen zijn deze van invloed op de smaak en op de
pH van de wijn. Eén van die zuren is wijnsteenzuur.
Wijnsteenzuur is een tweewaardig zuur. Dat betekent dat een molecuul
wijnsteenzuur twee H+ ionen kan afsplitsen. Het negatieve ion dat ontstaat
wanneer een molecuul wijnsteenzuur één H+ heeft afgestaan, wordt
waterstoftartraat genoemd. Het negatieve ion dat ontstaat wanneer
wijnsteenzuur twee H+ ionen afsplitst wordt tartraat genoemd. In het vervolg van
deze opgave wordt wijnsteenzuur weergegeven met H2T, waterstoftartraat met
HT- en tartraat met T2-.
Wijn is soms troebel. Dit wordt vaak veroorzaakt doordat er slecht oplosbaar
kaliumwaterstoftartraat wordt gevormd. Het volgende heterogene evenwicht
heeft zich dan ingesteld:
KHT(s) K+(aq) + HT- (aq) (evenwicht 1)
Om te verhinderen dat wijn in de fles troebel wordt, wordt wijn eerst in een vat
gedurende enkele dagen afgekoeld tot ongeveer 0 °C. Bij die temperatuur slaat
een groot deel van het kaliumwaterstoftartraat neer en blijft in het vat achter.
Daarna wordt de wijn in flessen overgebracht.
Wijnsteenzuur ioniseert in twee stappen:
H2T + H2O H3O+ + HT- (evenwicht 2)
HT- + H2O H3O+ + T2- (evenwicht 3)
Tijdens het neerslaan van KHT dalen de concentraties van de deeltjes H2T en T2-.
Voor evenwicht 2 geldt Kz,2 = 9,1·10-4 en voor evenwicht 3 geldt Kz,3 = 4,3·10-5 (298 K).
Met behulp van bovenvermelde zuurconstanten kan men berekenen dat bij
pH = 3,70 de concentratie van wijnsteenzuur, [H2T], vrijwel gelijk is aan de
concentratie van tartraat, [T2-].
Men heeft onderzocht of en zo ja hoe de pH van de wijn verandert ten gevolge
van het neerslaan van kaliumwaterstoftartraat. Daarbij spelen de begin-pH van
de wijn en de ionisatie-evenwichten van wijnsteenzuur een belangrijke rol.
In dit onderzoek heeft men een aantal experimenten uitgevoerd. In één van die
experimenten was de begin-pH van de oplossing 3,70 en in een ander
experiment was de begin-pH van de oplossing hoger dan 3,70.
Experiment 1
Bij kamertemperatuur werd in 25 mL water 1,0 gram natriumtartraat (Na2T)
opgelost. Met 1,0 M zoutzuur werd de pH op een waarde van 3,70 gebracht.
De oplossing werd verwarmd tot ongeveer 40 °C. Daarna werd 1,0 gram
kaliumchloride opgelost. Vervolgens liet men de oplossing gedurende
15 minuten afkoelen tot kamertemperatuur.
Tijdens het afkoelen werd om de 30 seconden de pH gemeten. Het bleek dat de
pH vrijwel constant bleef (zie diagram 1).
Experiment 2
Dit experiment met de hogere begin-pH was verder gelijk aan het experiment bij
pH = 3,70. In dit experiment bleek de pH gedurende het afkoelen te stijgen
(zie diagram 2).
Bij deze proeven sloeg kaliumwaterstoftartraat neer. Hoe lager de temperatuur,
hoe meer kaliumwaterstoftartraat neersloeg. Hierdoor dalen de concentraties
van H2T en T2- in beide experimenten.
Leg met behulp van evenwichten 2 en 3 uit of de daling van de [H2T] in
experiment 2 groter of kleiner is dan de daling van de [T2-] of dat de dalingen
van deze concentraties aan elkaar gelijk zijn.
- Neem aan dat de waarden van Kz,2 en Kz,3 en Kw niet veranderen bij beide
experimenten.