Ugrás a tartalomhoz

Borászati kémia

Kállay Miklós

Mezőgazda Kiadó

A pH-érték

A pH-érték

A must és a bor tulajdonságainak s a benne lejátszódó folyamatoknak nagy része függ a savtartalomtól. Egy oldat titrálható savtartalma csak a szabad és a félig kötött savak összegét adja meg anélkül, hogy számolna azok erősségével. Ezért nem is határozza meg kielégítően a savanyúságot. Egyforma titrálható savtartalmú ecetsav-, borkősav- és kénsavoldatnak pl. teljesen különböző savas sajátsága van. Ellenben a valódi savasság vagy hidrogénion-koncentráció (a pH-értékkel kifejezve) függ a jelenlevő savak mennyiségétől és erősségétől is. Erős sav az, amely oldatban erősen disszociál, nagy a disszociációs konstansa, azaz sok hidrogéniont küld oldatba:

RH ‹=› R + H.

A koncentrációk egyensúlyát a tömeghatás törvénye szabja meg:

[R ] × [R + ] [ RH ] = K .

ahol: K = a sav egyensúlyi konstansa vagy disszociációs állandója.

Valójában a tömeghatás törvényét az aktivitásokra alkalmazzák és nem a koncentrációkra. Vizes oldatban azonban erősebb hígításban az aktivitás és koncentráció gyakorlatilag egyenlők. A must és a bor is eléggé híg oldat, így az elektrolitos disszociáció régebbi elmélete esetünkben kielégítően használható.

Az oldatban erősen disszociáló erős savaknak magas a K-értéke, sok hidrogéniont küldenek az oldatba. Gyenge savaknál ellenkező a helyzet.

A hidrogénionok koncentrációját kifejezhetjük a hidrogénionok literenkénti, grammokban megadott mennyiségével. Így azonban nagyon kicsiny, nehezen kezelhető számokat kapunk. Hasznosabb a hidrogénion-koncentráció logaritmikus értékét alkalmazni.

pH = –log [H+],

azaz a pH a hidrogénion-koncentráció negatív logaritmusa.

Logaritmikus összefüggésről van szó, ha a hidrogénionok koncentrációja tízszeresére emelkedik, akkor a pH-érték egy egységgel csökken; ha a kétszeresére emelkedik, akkor a pH kb. 0,3-del csökken. A semleges oldat pH-értéke 7, azaz (H+) = 10-7. Valójában a teljesen tiszta, sav-, lúg- és sómentes víz is disszociál igen kis mértékben, mivel mindig van bizonyos elektromos vezetőképessége:

H2O ‹=› H++ OH-,

és ezek az ionok vezetik az áramot. Ebben az esetben, mivel a víz koncentrációja olyan nagy, hogy konstansnak vehető, a tömeghatás törvényét így írhatjuk fel:

[H+] × [OH] = K[H2O] = Kvíz.

A vezetőképesség mérése 25 °C-on K = 10-14 értéket ad, a tiszta, semleges vízben tehát, ahol a H+-ok és OH--ok koncentrációjának egyenlőnek kell lennie:

[H+] × [OH-]=10-7, mivel 10-7 × 10-7 = 10-14[Kvíz].

A tömeghatás törvényén alapuló egyenlőség: [H+]×[OH-] = 10-14 minden esetben érvényes, akkor is, ha nem tiszta vízről van szó, hanem pl. savat (tehát H+-okat) vagy lúgot (tehát OH--okat) adunk hozzá. Sav hozzáadására a H+-ok koncentrációja növekszik, ugyanakkor természetesen a OH--ok koncentrációja csökken, hiszen a két koncentráció szorzata mindig állandó. Savas közegben tehát a pH-érték mindig 7-nél kisebb, mégpedig minél kisebb, annál nagyobb a H+-ok koncentrációja, annál erősebb a savas tulajdonság. Lúgok esetében fordított a helyzet: lúgos oldatok pH-értéke mindig 7 és 14 között van, minél nagyobb 7-nél, annál lúgosabb az oldat. Semleges oldatoknál pedig minden esetben (tehát semleges sók oldata esetében is) a pH-érték 7, mivel a [H+] = 10-7, ugyanannyi, mint a [OH-].

Könnyen érthető tehát az a lényeges különbség, amely a titrálható sav és a pH-érték között van. A titrálás kémiai művelet, meghatározza az összes fémmel helyettesíthető hidrogénatomot. A pH-érték viszont egy fiziko-kémiai adat, amelynek mérése közben az oldat egyensúlyi állapota nem változik meg, és amely megadja a disszociált H+-ok koncentrációját, kifejezi a valódi savanyúságot. Mivel a mustokban és borokban mindig több szerves sav van jelen, egyenlő titrálható savtartalmú mustok (borok) különböző pH-értékűek lehetnek. A mustok pH-értéke sok tényezőtől függően 2,80 és 3,70 között váltakozik.

A pH-érték jelentőségét részletesen a borok összetételénél tárgyaljuk. A must pH-értéke már mindenesetre jelentős mértékben meghatározza a belőle erjesztett bor pH-értékét, bár természetesen az erjedés folyamán kisebb-nagyobb változások keletkeznek. A pH-érték fontosságát az is mutatja, hogy ismeretében lehetővé válik a jelen levő savak szabad és kötött részei arányának kiszámítása.

Ismeretes, hogy a gyenge savak kevéssé, míg sóik erősen disszociálnak. Amikor tehát egy gyenge sav részben közömbösítve van, a közömbös része, sója valójában csaknem teljesen sav anionok és fém kationok formájában, míg a szabadon levő része kevéssé disszociál és nagyrészt savmolekula formájában van jelen. A kérdés jelentősége nyilvánvaló, hiszen a savak bizonyos sajátságai függenek az oldatban levő állapotuktól. A borkőkiválás pl. függ attól, hogy az összes borkősav hány százaléka van bitartarát állapotban.