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pKb Wert

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Chemie

Der pKB-Wert gibt an, wie stark oder schwach eine Base in wässriger Lösung ist. Je kleiner der pKB-Wert ist, desto stärker ist die Base. Das heißt, mehr Protonen werden von der Base aufgenommen, wodurch eine hohe Konzentration an Hydroxidionen (OH-) entsteht. Je größer der pKB-Wert ist, desto schwächer ist die Base. Das heißt, weniger Protonen werden von der Base aufgenommen. Man bezeichnet ihn auch als Stoffkonstante, da sich der pKB-Wert einer Base bei Standardbedingungen durch äußere Einflüsse kaum bzw. gar nicht ändert.

Der pKB-Wert ist als negativer dekadischer Logarithmus (= negativer Zehnerlogarithmus) der Basenkonstante definiert.

pKb Wert Definition StudySmarter

pKB Wert – Herleitung

Um den pKB-Wert herzuleiten, ist es sinnvoll, sich zuerst eine allgemeine Protolysereaktion (Säure-Base-Reaktion) in wässriger Lösung anzuschauen. Base und Säure sind hierbei nach dem dänischen Chemiker Johannes Nickolaus Brønsted definiert.

Der Begriff der Protolyse bezeichnet allgemein die Übertragung von Protonen zwischen zwei Reaktionspartnern.

Nach dem dänischen Chemiker Johannes Nickolaus Brønsted (im Deutschen wird das "ø" oft als "ö" geschrieben) gibt es Verbindungen, die Protonen abgeben und Verbindungen, die Protonen aufnehmen. Dabei nennt man Verbindungen, die Protonen abgeben, Brönsted-Säuren oder auch Protonendonatoren (engl. to donate = spenden/geben). Verbindungen, die Protonen aufnehmen, nennt man hingegen Brönsted-Basen oder auch Protonenakzeptoren.

pKb Wert Allgemeine Säure-Base-Reaktion StudySmarter

A- steht hierbei für eine allgemeine Base, während HA die korrespondierende Säure ist. Base, Säure und Hydroxidion liegen in wässriger Lösung vor, weshalb man aq (lat.: aqua = Wasser) in den Index schreibt.

Hergeleitet wird der pKB-Wert aus der Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf die Protolysereaktion. Mithilfe des Massenwirkungsgesetzes erhält man die Gleichgewichtskonstante K, die angibt, auf welcher Seite der Reaktionsgleichung das chemische Gleichgewicht liegt.

pKb Wert Herleitung Definition StudySmarter

Die Konzentration an Wassermolekülen ändert sich praktisch nicht, da ihre Konzentration im Vergleich zu denen der anderen Reaktionspartner sehr hoch ist. Dadurch betrachtet man c(H₂O) ebenfalls als Konstante.

Um beide Konstanten (Gleichgewichtskonstante K und die Konzentration der Wassermoleküle) auf eine Seite zu bringen, multipliziert man die ganze Gleichung mit der Konzentration der Wassermoleküle.

pKb Wert Herleitung Definition StudySmarter

Nun fasst man das Produkt der Gleichgewichtskonstanten K und der Konzentration der Wassermoleküle unter der neuen Konstanten KB zusammen.

pKb Wert Herleitung des pKb Werts Definition StudySmarter

KB wird hierbei als Basenkonstante bezeichnet.

Den pKB-Wert erhält man durch die Anwendung des negativen dekadischen Logarithmus (= negativer Zehnerlogarithmus) auf die Basenkonstante KB.

Man multipliziert hierbei die Säurekonstante mit pKb Wert 1 l/mol Studysmarter, um die Einheiten vollständig kürzen zu können, da der pKB-Wert keine Einheit besitzt. Der pKB-Wert wird dadurch auch als dimensionslose Größe bezeichnet.

pKb Wert Herleitung Definition StudySmarter

Den pKB-Wert erhält man durch die Anwendung des negativen dekadischen Logarithmus auf die Basenkonstante KB.

pKb Wert Definition des pKb Werts StudySmarter

Mithilfe des pKB-Werts kannst du Aussagen darüber treffen, wie stark oder schwach eine Base ist. Da die Berechnung der unterschiedlich starken Basen nicht gleich ist, musst du zwischen sehr starken, mittelstarken und schwachen Basen unterscheiden.

pKB-Wert berechnen

Wie schon erwähnt, musst du bei der Berechnung des pKB-Werts zwischen dem Stärkegrad der Basen unterscheiden.

Generell gilt für alle Basenstärken:

Die Konzentration an Hydroxidionen entspricht auch immer der Konzentration der korrespondierenden Säure, da beide Stoffe äquimolar (im Verhältnis 1:1) reagieren. Dies kannst du an der allgemeinen Säure-Base-Reaktion sehen. Aus diesem Grund kannst du beide Konzentrationen gleichsetzen.

pKb Wert berechnen Konzentration an Hydroxidionen ist gleich Konzentration an Säuremolekülen StudySmarter

Dadurch kannst du bei der pKB-Wert-Berechnung auch die Konzentration der korrespondierenden Säure durch die Konzentration an Hydroxidionen ersetzen.

pKb Wert berechnen des pKb Werts StudySmarter

pKB Wert – Schwache Basen

Schwache Basen liegen größtenteils unprotolysiert (Basenmoleküle haben keine Protonen aufgenommen) vor, da das chemische Gleichgewicht hier stark auf der Eduktseite liegt (also links). So unterscheidet sich die Konzentration der Base (A-) kaum von ihrer Anfangskonzentration.

Man schreibt zur Kennzeichnung von Anfangskonzentrationen eine 0 in den Index: c0(A-)

Setzt man also die Anfangskonzentration im chemischen Gleichgewicht mit der Konzentration der Säure vereinfacht gleich, so erhält man folgende Gleichung zur Berechnung des pKB-Werts:

pKb Wert Berechnung des pKb Werts einer schwachen Base StudySmarter

pKb Wert Berechnung des pKb Werts einer schwachen Base StudySmarter

pKB Wert – Sehr starke Basen

Sehr starke Basen haben (fast) alle Protonen aufgenommen, da das chemische Gleichgewicht hier sehr stark auf der Produktseite (also rechts) liegt. Das heißt, die Konzentration an Basemolekülen (A-) ist gleich null. Da man einen Bruch in der Mathematik nicht durch null teilen darf, kann man die Formel zur Berechnung des pKB-Werts in diesem Fall nicht anwenden.

Nun kann man sich berechtigterweise fragen, wieso man trotz vollständiger Protonenaufnahme unterschiedliche Werte für diese Basen im Chemiebuch finden kann. Grund dafür ist die Tatsache, dass man bspw. zwei dieser Basen in einem anderen Lösungsmittel reagieren lässt. Hierbei schaut man, welche der beiden Basen in größerem Maße Protonen aufnimmt, diese ist dann die Stärkere.

Einige Basen, die vollständig Protonen aufnehmen, sind hier in abnehmender Stärke aufgelistet:

  • Wasserstoffionen (pKb Wert Wasserstoffion Studysmarter)
  • Oxidionen (pKb Wert Oxidion Studysmarter)
  • Amidionen (pKb Wert Amidion Studysmarter)

pKB Wert – Mittelstarke Basen

Mittelstarke Basen sind weniger bestrebt Protonen aufzunehmen, als starke Basen, aber weniger bestrebt als schwache Basen. Dadurch kann man die Konzentration der Base nicht mit ihrer Anfangskonzentration gleichsetzen. Da aber aus einem Basenmolekül immer ein Hydroxidion entsteht, kann man die Konzentration der Base mithilfe der Anfangskonzentration der Base und der Konzentration an Hydroxidionen berechnen. Die Konzentration der Base ist ja nicht anderes, als ihre Anfangskonzentration minus die Konzentration an entstanden Hydroxidionen.

pKb Wert Berechnung des pKb Werts einer mittelstarken Base StudySmarter

Dadurch erhältst du folgende Gleichung zur Berechnung despKB-Werts:

pKb Wert Berechnung des pKb Werts einer mittelstarken Base StudySmarter

pKB Wert – Tabelle

In Schulbüchern oder anderen Informationsquellen wird meist ausschließlich die pKS-Tabelle abgedruckt, da darin meist auch die korrespondierende Base und deren pKB-Wert abgebildet ist. Da Protolysereaktionen zu den reversiblen (umkehrbaren) chemischen Reaktionen gehören, stellt sich je nach Bedingungen (Temperatur, Druck) ein Gleichgewicht ein.

Folgende Tabelle zeigt ausnahmsweise eine pKB-Tabelle, das heißt, die Tabelle ist die Spiegelung der pKS-Tabelle und kann somit, wenn man den pKB-Wert betrachten möchte, von links nach rechts gelesen werden:

BasenstärkepKBpKb Wert Base und Wasser StudysmarterpKb Wert korrespondierende Base und Hydroxidionen StudysmarterpKS
sehr stark-24Wasserstoffion (pKb Wert Wasserstoffion Studysmarter)Wasserstoffmolekül (pKb Wert Wasserstoffmolekül Studysmarter)39
-10Oxid (pKb Wert pKb Tabelle Oxid Studysmarter)Hydroxidion (pKb Wert pKb Tabelle Hydroxidion Studysmarter)24
-9Amid (pKb Wert pKb Tabelle Amidion Studysmarter)Ammoniak (pKb Wert pKb Tabelle Ammoniak Studysmarter)23
-1,74Hydroxidion (pKb Wert pKb Tabelle Hydroxidion Studysmarter)Wasser (pKb Wert pKb Tabelle Wasser Studysmarter)15,74
stark3,67Carbonat (pKb Wert pKb Tabelle Carbonation Studysmarter)Hydrogencarbonation (pKb Wert pKb Tabelle Hydrogencarbonation Studysmarter)10,33
mittelstark4,76Ammoniak (pKb Wert pKb Tabelle Ammoniakion Studysmarter)Ammoniumion (pKb Wert pKb Tabelle Ammoniumion Studysmarter)9,24
6,81Sulfit (pKb Wert pKb Tabelle Sulfition Studysmarter)Hydrogensulfition (pKb Wert pKb Tabelle Hydrogensulfition Studysmarter)7,19
7,65Hydrogencarbonat (pKb Wert pKb Tabelle HydrogencarbonationStudysmarter)Kohlensäure (pKb Wert pKb Tabelle Kohlensäure Studysmarter)6,35
9,24Acetat (pKb Wert pKb Tabelle Acetation Studysmarter)Essigsäure (pKb Wert pKb Tabelle Essigsäure Studysmarter)4,76
schwach10,25Methanoat (pKb Wert pKb Tabelle Methanoation Studysmarter)Ameisensäure (Methansäure) (pKb Wert pKb Tabelle Ameisensäure Studysmarter)3,75
10,85Nitrit (pKb Wert pKb Tabelle Nitrition Studysmarter)Salpetrige Säure (pKb Wert pKb Tabelle Salpetrige Säure Studysmarter)3,15
10,86Fluorid (pKb Wert pKb Tabelle Flouridion Studysmarter)Flusssäure (pKb Wert pKb Tabelle Flusssäure Studysmarter)3,14
10,87Dihydrogenisocitrat (pKb Wert pKb Tabelle Dihydrogenisocitrat Studysmarter)Citronensäure (pKb Wert pKb Tabelle Citronensäure Studysmarter)3,13
11,78Dihydrogenphosphat (pKb Wert pKb Tabelle Dihydrogenphosphation Studysmarter)Phosphorsäure (pKb Wert pKb Tabelle Phosphorsäure Studysmarter)2,13
12,08Sulfat (pKb Wert pKb Tabelle Sulfation Studysmarter)Hydrogensulfat (pKb Wert pKb Tabelle Hydrogensulfation Studysmarter)1,92
15,32Nitrat (pKb Wert pKb Tabelle Nitration Studysmarter)Salpetersäure (pKb Wert pKb Tabelle Salpetersäure Studysmarter)-1,32
15,74Wasser (pKb Wert pKb Tabelle Wasser Studysmarter)Oxoniumion ()-1,74
sehr schwach17Hydrogensulfat (pKb Wert pKb Tabelle Hydrogensulfation Studysmarter)Schwefelsäure (pKb Wert pKb Tabelle Schwefelsäure Studysmarter)-3
20Chlorid (pKb Wert pKb Tabelle Chloridion Studysmarter)Salzsäure (pKb Wert pKb Tabelle Salzsäure Studysmarter)-6
22Iodid (pKb Wert pKb Tabelle Iodid Studysmarter)Iodwasserstoffsäure(pKb Wert pKb Tabelle Iodwasserstoffsäure Studysmarter)-8

Einteilung der Basen in Kategorien anhand ihrer pKB-Werte

Anhand ihres pKB-Werts kann man Basen in Kategorien einteilen. In diesem Fall teilt man die Basenstärke in die folgenden fünf Kategorien ein:

BasenstärkepKB-Wert
sehr starke Basen pKb Wert Basenstärke sehr starke Basen Studysmarter
starke BasenpKb Wert Basenstärke starke Basen Studysmarter
mittelstarke Basen pKb Wert Basenstärke mittelstarke Basen Studysmarter
schwache Basen pKb Wert Basenstärke schwache Basen Studysmarter
sehr schwache Basen pKb Wert Basenstärke sehr schwache Basen Studysmarter

Die Aussage der pKB-Tabelle

Mithilfe der pKB- bzw. der pKS-Tabelle kann man Aussagen über eine Säure-Base-Reaktion treffen. Generell erkennt man, welchen pKB-Wert die Base besitzt, sowie in welcher Basenstärkekategorie sie einzuteilen ist. Dadurch weiß man, welche Formel man zur Berechnung des pKB-Werts verwenden muss. Bei vielen Tabellen kann man zusätzlich auch den pKS-Wert der korrespondierenden Säure ablesen.

Der pKS-Wert ist sozusagen das Gegenteil des pKB-Werts. Er beschreibt, wie stark oder schwach eine Säure ist. Der pKS-Wert ist der Populärere der beiden.

Über den pKB-Wert einer Base kann man auf deren Eigenschaft schließen.

So haben bei sehr starken Basen alle oder annähernd alle Basenmoleküle Protonen aufgenommen. Es existieren also (fast) nur korrespondierende Säuremoleküle.

Das Amidion zählt mit einem pKB-Wert von -9 zu den sehr starken Basen. Die Basenmoleküle liegen in wässriger Lösung (fast) alle protoniert vor. Das heißt, (annähernd) alle Basenmoleküle pKb Wert Amidion Studysmarter haben ein Proton eines Wassermoleküls aufgenommen und liegen somit als korrespondierende Säure pKb Wert Ammoniak Studysmarter(Ammoniak) vor.

Im Gegenteil dazu liegen die Basenmoleküle einer schwachen Base überwiegend deprotoniert vor. Das heißt, es gibt kaum Moleküle der korrespondierenden Säure, sondern annähernd nur Moleküle der Base.

Da das Chloridion einen pKB-Wert von 20 besitzt, ist es den sehr schwachen Basen zuzuordnen. Die Basenmoleküle liegen in wässriger Lösung alle deprotoniert vor. Das bedeutet, (fast) alle Basenmoleküle Cl- haben KEIN Proton aufgenommen und liegen somit immer noch als Base vor.

Zusammenhang zwischen pKS Wert und pKB Wert

Die Addition des pKB-Werts der Base und pKS-Werts der korrespondierenden Säure ergibt immer 14. Aber wieso ist das so?

Hergeleitet wird dieser Zusammenhang aus der Multiplikation der Basenkonstanten KB und der Säurekonstanten KS.

pKb Wert Zusammenhang pKb und pks Wert StudySmarter

Das Produkt der Hydroxidionen- und der Oxoniumionenkonzentration erinnert an das Ionenprodukt des Wassers (KW).

Bei Standardbedingungen gilt für dieses Produkt, auf Grundlage der Autoprotolyse des Wassers, folgendes:

pKb Wert Zusammenhang pKb und pKs Wert StudySmarter

Nun wendet man, wie vorher definiert, den negativen dekadischen Logarithmus auf die Basen- bzw. Säurenkonstante an, um den pKB-, sowie den pKS-Wert zu erhalten.

pKB + pKS = 14

Beim Logarithmieren eines Produkts wird aus dem Multiplikationszeichen ein Pluszeichen.

Mithilfe dieses Zusammenhangs kannst du nun einfach, bei bekanntem pKB-Wert einer Base, den zugehörigen pKS-Wert der korrespondierenden Säure errechnen, oder umgekehrt. Es wird deutlich: Je stärker die Base ist, desto schwächer ist die korrespondierende Säure.

pKB = 14 - pKS

pKS = 14 - pKB

pKB Wert - Das Wichtigste

  • Der pKB-Wert gibt an, wie stark, oder schwach eine Base in wässriger Lösung ist.
  • Je kleiner der pKB-Wert ist, desto stärker ist die Base.
  • Der pKB-Wert ist als negativer dekadischer Logarithmus der Basenkonstanten definiert.
  • Je nach Stärke der Base berechnet man den pKB-Wert etwas anders.
  • pKB + pKS = 14

pKb Wert

Sowohl der pKS-, als auch der pKB-Wert gibt an, wie stark oder schwach ein Stoff einer Säure-Base-Reaktion ist. Der pKS-Wert bezieht sich hierbei auf die Stärke der Säure, während der pKB-Wert die Stärke der Base angibt.

Umgekehrt gilt auch: Je kleiner der pKS- bzw. pKB-Wert ist, desto stärker ist die Säure bzw. Base.

Je größer der pKS- bzw. der pKB-Wert ist, desto schwächer ist die Säure bzw. Base.

Der pKB-Wert gibt  an, wie stark oder schwach eine Base in wässriger Lösung ist. Er ist als der negative dekadische Logarithmus der Basenkonstanten definiert.

Je kleiner der pKB-Wert ist, desto stärker ist die Base.
Umgekehrt gilt: Je größer der pKB-Wert ist, desto schwächer ist die Base.

Der pKB-Wert gibt an, wie stark oder schwach eine Base in wässriger Lösung ist. Je kleiner der pKB-Wert der Base ist, desto stärker ist sie. Umgekehrt gilt: Je größer der pKB-Wert ist, desto schwächer ist die Base.

Die stärkste Base ist das Wasserstoffion. Dieses ist extrem bestrebt ein Proton aufzunehmen.

Die Base ist so stark, dass sie unter Normalbedingungen nie unprotolysiert existiert.

Finales pKb Wert Quiz

Frage

In welche Kategorien kann man Basen aufgrund ihrer Stärke einteilen?

Antwort anzeigen

Antwort

Man kann Säuren in folgende fünf Kategorien einteilen:


  • sehr starke Basen
  • starke Basen
  • mittelstarke Basen
  • schwache Basen
  • sehr schwache Basen
Frage anzeigen

Frage

Woher kann man die Formel des  Werts herleiten?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Formel des  Werts kann man mithilfe des Massenwirkungsgesetzes herleiten. Angewendet wird es auf eine allgemeine Protolysereaktion, sodass man die allgemeine Formel zur Berechnung des  Werts erhält. Je nach Basenstärke kann man diese noch umformen.

Frage anzeigen

Frage

Wie lautet die allgemeine Formel des  Werts?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Formel zur Berechnung des  Werts lautet:



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Frage

Wieso bezeichnet man den  Wert auch als Stoffkonstante?

Antwort anzeigen

Antwort

Man bezeichnet den  Wert als Stoffkonstante, da sich der Wert einer Base bei Standartbedingungen durch äußere Einflüsse kaum bzw. gar nicht ändert.

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Frage

Zählt das Amidion zu den starken oder schwachen Basen? Begründe.

Antwort anzeigen

Antwort

Da das Amidion einen  Wert von -9 besitzt, zählt es zu den sehr starken Basen, die vollständig protolysiert vorliegen.

Das heißt alle Basemoleküle  haben ein Proton aufgenommen und sind somit zur korrespondierenden Säure reagiert.

Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet ein großer  Wert einer Base?

Antwort anzeigen

Antwort

Je größer der  Wert ist, desto schwächer ist die Base, da nur wenige Basenmoleküle ein Proton von einem Wassermolekül aufgenommen haben. Dadurch entstehen nur sehr wenige Hydroxidionen.

Frage anzeigen

Frage

Welche Formel beschreibt den Zusammenhang zwischen  und  Wert?

Antwort anzeigen

Antwort

Folgende Formel beschreibt den Zusammenhang zwischen dem  und dem  Wert:



Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet ein kleiner  Wert?

Antwort anzeigen

Antwort

Je kleiner der  Wert ist, desto stärker ist die Base, da viele Basenmoleküle ein Proton von Wassermolekülen aufnehmen und somit viele Hydroxidionen entstehen.

Frage anzeigen

Frage

Mit welcher Vereinfachung berechnet man den  Wert einer schwachen Base?

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Antwort

Die Konzentration der Base () unterscheidet sich, bei den schwachen Basen, kaum von ihrer Anfangskonzentration. Dadurch kann man die Säurekonzentration in der Formel einfach durch die Anfangskonzentration ersetzen.

Frage anzeigen

Frage

Nenne mindestens zwei Basen, die vollständig protolysiert in wässriger Lösung vorliegen.

Antwort anzeigen

Antwort

Basen, die vollständig Protonen aufnehmen, sind:


  • Wasserstoffionen
  • Oxidionen
  • Amidionen
Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet ein großer  Wert im Bezug auf den  Wert der korrespondierenden Säure?

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Antwort

Je größer der  Wert einer Base, desto kleiner ist der Wert der korrespondierenden Säure.

Frage anzeigen

Frage

Wie berechnet sich die Basenkonzentration, für die -Wert-Berechnung, bei mittelstarken Basen?

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Antwort

Die Basenkonzentration zur Berechnung des  Werts wird, bei mittelstarken Basen, mithilfe der Anfangskonzentration der Base und der Konzentration der entstandenen Hydroxidionen berechnet. Aus einem Basenmolekül in wässriger Lösung entsteht nach Protonenaufnahme immer ein Hydroxidion (und ein Molekül der korrespondierende Säure). Deshalb kann man die Hydroxidionenkonzentration von der Anfangskonzentration der Base abziehen und erhält die Konzentration der Basenmoleküle.

Frage anzeigen

Frage

Wieso wird der  Wert auch als dimensionslose Größe bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Wert wird auch als dimensionslose Größe bezeichnet, da er keine Einheit besitzt.

Frage anzeigen

Frage

Wie ist der  Wert definiert?

Antwort anzeigen

Antwort

Der  Wert ist als der negative dekadische Logarithmus der Basenkonstanten definiert.

Frage anzeigen

Frage

Wie lautet die allgemeine Protolysegleichung?

Antwort anzeigen

Antwort

Die allgemeine Protolysegleichung lautet:



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