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Starke Basen

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Starke Basen

Im Alltag werden viele Produkte genutzt, die aus chemischer Sicht starke Basen sind. Sei es die Natronlauge für die Brezeln beim Bäcker oder der Rohrreiniger zum Lösen von Verstopfungen in Abflüssen. Doch was sind starke Basen?

Säuren und Basen in der Chemie

Zunächst lernst du, was Säuren und Basen sind. Zudem wird die Stärke von Basen anhand des pH-Werts eingeordnet.

Die Geschichte der Säuren und Basen

Die Begriffe Säure und Base stammen bereits aus dem 17. Jahrhundert. Damals hat der englische Forscher Robert Boyle als Erster Unterschiede zwischen Säuren, Basen und neutralen Stoffen mithilfe von Lackmus, ein Farbstoff aus einer Flechtenart, nachgewiesen. Der französische Chemiker De Lavoisier fand später heraus, dass Säuren aus einem Nichtmetall und Sauerstoff bestehen. Zudem nannte er Verbindungen, die mit Säuren zu einem Salz und Wasser reagieren, Basen.

Säuren und Basen nach Arrhenius

Svante Arrhenius entwickelte die erste Säure-Base-Theorie in der Chemie, die Ionentheorie. Demnach zerfallen Basen in Wasser in positiv geladene Kationen und Hydroxidionen (OH-). Als Beispiel für die Dissoziation in die Einzelkomponenten kannst du hier Natronlauge sehen:

Starke Basen Dissoziation von Natronlauge StudySmarter

Säuren hingegen dissoziieren nach Arrhenius in Wasser in Protonen (H+) und negativ geladene Anionen.

Die Theorie von Arrhenius beschränkte sich hinsichtlich Basen jedoch auf wässrige Lösungen und Substanzen, die hydroxidhaltig sind. Dieser Nachteil der Theorie wurde 1923 durch das Donator-Akzeptor-Konzept der Brønsted-Lowry-Theorie ausgeglichen.

Säuren und Basen nach Brønsted

Die Theorie von Brønsted begibt sich auf die Teilchenebene. Eine Base wird hier als Teilchen beschrieben, welches elektronegativ geladen ist und somit ein freies Elektronenpaar besitzt. An dieses freie Elektronenpaar der Base kann sich ein Proton anlagern. Nach Brønsted werden Basen daher auch als Protonenakzeptoren bezeichnet.

Ein Beispiel für eine Base nach Brønsted ist Ammoniak. Wie du in Abbildung 1 erkennen kannst, besitzt Ammoniak ein freies Elektronenpaar. Dieses ist rot markiert. Durch das freie Elektronenpaar kann Ammoniak ein Proton aufnehmen und somit als Base fungieren. In diesem Fall dient Wasser als Protonendonator.

Starke Basen Reaktionsgleichung von Ammoniak mit Wasser StudySmarterAbbildung 1: Ammoniak reagiert als Base mit WasserQuelle: chemiezauber.de

Das Proton könnte beispielsweise von einer Säure stammen aufgrund einer Protolyse. Eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base in einer wässrigen Lösung ist eine Protolyse.

Nach Brønsted sind Säuren Protonendonatoren. Das heißt, Säuren geben Protonen ab.

Es ergibt sich folgende Definition für Basen:

Eine Base kann Protonen aufnehmen und wirkt somit als Protonenakzeptor. Die wässrige Lösung von Basen wird in der Chemie auch Lauge genannt.

Schwache und starke Basen

Sowohl für Säuren als auch für Basen kannst du einen pH-Wert ermitteln. Grundsätzlich gelten Substanzen mit einem pH-Wert von 8 bis 14 auf der pH-Skala als Basen. Stoffe mit einem pH-Wert unter 7 sind Säuren.

Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der Konzentration der Oxoniumionen. Je größer der Gehalt an Oxoniumionen in der wässrigen Lösung ist, desto höher ist der pH-Wert. Oxoniumionen entstehen durch Aufnahme eines Protons von Wasser. Dies ist beispielsweise möglich, wenn eine Säure ein Proton abgibt.

Starke Basen haben in einer wässrigen Lösung meistens einen pH-Wert zwischen 12 und 14. Schwache Basen haben in einer wässrigen Lösung einen pH-Wert von unter 12.

Starke Basen Abbildung des pH-Werts von Säuren und Basen StudySmarterAbbildung 2: Einordnung des pH-Werts von Säuren und Basen

Starke Basen: pKB-Wert-Berechnung

Die Säurekonstante KS ist ein Maß für die Säurestärke. Ähnlich zur Säurestärke kann diese auch für Basen definiert werden. Die Basizität ist die Stärke einer Base und wird in der Chemie durch die Basenkonstante KB beschrieben.

Mithilfe dieser Konstante kannst du die Lage des Gleichgewichts in einer Säure-Base-Reaktion in Wasser, also einer Protolyse, bestimmen. Dazu wird der pKB-Wert verwendet.

Folgende Reaktion einer Base in Wasser ist gegeben:

Starke Basen Allgemeine Reaktionsgleichung einer Base mit Wasser StudySmarter

Die Basenkonstante KB wird auf Grundlage des Massenwirkungsgesetzes für diese Reaktion wie folgt definiert:

Starke Basen Formel der Basenkonstante Kb StudySmarter

Das Massenwirkungsgesetz beschreibt das chemische Gleichgewicht zwischen Edukten und Produkten. Es wird eine Gleichgewichtskonstante K mit folgender Gleichung definiert:

Starke Base allgemeine Formel des Massenwirkungsgesetz StudySmarter

Die Gleichgewichtskonstante K gibt an, auf welcher Seite der Reaktion das Gleichgewicht liegt.

Der pKB-Wert einer Base ist der negative dekadische Logarithmus von KB:

Starke Basen Formel des pKb-Werts StudySmarter

Je geringer der pKB-Wert einer Base ist, desto stärker ist die Base.

Analog zu Basenstärke pKB gibt es auch den pKS-Wert für Säuren. Dieser ist ein Maß für die Säurestärke.

Starke Basen: Berechnung des pH-Werts

Der pH-Werte von starken Säuren kannst du mithilfe der folgenden Gleichung berechnen:

Starke Basen Formel zur Berechnung des pH-Werts einer starken Säure StudySmarter

Auch für die Berechnung des pH-Werts starker Basen eignet sich die Formel der starken Säure in leicht abgewandelter Form.

Beachte jedoch, dass du den pOH-Wert der Base berechnest, wenn du bei der Berechnung den negativen dekadischen Logarithmus die Anfangskonzentration verwendest. Grund dafür ist, dass bei der Reaktion einer starken Base mit Wasser Hydroxidionen entstehen und keine Oxoniumionen, wie bei einer Säure in einer wässrigen Lösung. Mithilfe des pOH-Wertes kannst du in der Chemie jedoch den pH-Wert der wässrigen Lösung ermitteln:

Starke Basen pH plus pOH gleich 14 StudySmarter

Es gibt auch die Möglichkeit, dass eine sehr geringe Oxoniumkonzentration einer Base angegeben wird. In diesem Fall kannst du den pH-Wert direkt berechnen, indem du die Formel für eine schwache Säure nutzt. Beachte hierbei, dass du den pKB-Wert zuvor in einen pKS-Wert umrechnest.

Wenn du mehr über diesen Themenbereich wissen willst, schaue gerne bei unseren Artikeln über den pH-Wert, pKs-Wert und pKB-Wert vorbei.

Der pH-Wert einer starken Base lässt sich also mit den folgenden Gleichungen berechnen:

1) Mittels des pOH:

Starke Basen Formel zur Berechnung des pOH-Werts StudySmarter

Starke Basen pH gleich 14 minus pOH StudySmarter

2) Mittels der Anfangskonzentration der starken Base:

Starke Basen Formel zur Berechnung des pH-Werts einer starken Base StudySmarter

Damit du diese Formeln besser verstehst, siehtst du in diesem Abschnitt ein Beispiel. Es ist eine Natronlauge mit einer Konzentration von 0,1 gegeben. Somit liegt folgende Konzentration der Hydroxidionen vor:

Starke Basen Konzentration der Hydroxidionen von 0,1 mol/L StudySmarter.

Die Gleichung der Reaktion lautet:

Starke Basen Reaktionsgleichung der Reaktion von Natronlauge mit Wasser StudySmarter

Da es sich bei Natriumhydroxid um eine starke Base handelt, dissoziiert die Base vollständig.

Den pH-Wert der starken Base kannst du auf zwei Arten berechnen.

1. Art:

Zunächst wird der pOH-Wert berechnet.

Starke Basen Berechnung des pOH-Werts von 0,1 mol/L Hydroxidionen StudySmarteren

Anschließend wird der pH-Wert mithilfe des pKW-Wertes ermittelt.

Starke Basen Berechnung des pH-Werts von 0,1 mol/L Hydroxidionen mittels pOH StudySmartere

Dem zufolge ist der pH-Wert der Natronlauge 13.

2. Art:

Hier wird der pOH-Wert in keinem Sonderschritt bestimmt, sondern es wird direkt mit der Anfangskonzentration der starken Base gerechnet.

Starke Basen Berechnung des pH-Werts von 0,1 mol/L Hydroxidionen mittels pOH StudySmarter

Somit beträgt der pH-Wert auch nach dieser Berechnung für 0,1 mol NaOH 13.

Liste mit starken Basen

Hier findest du eine Liste mit einigen starken Basen aus der Chemie und ihre entsprechende Stärke, welche am pKB-Wert erkennbar ist.

(starke) Base
Summenformel
pKB-Wert
Natriumhydroxid / Natronlauge-2,43
CalciumhydroxidCa(OH)21,37
Kaliumhydroxid-1,1

Beispiele für starke Basen im Alltag

Ähnlich wie Säuren findest du viele Basen im Alltag wieder, beispielsweise in einer Laugenbrezel oder im Rohrreiniger für den Toilettenabfluss. Solche chemische Rohreiniger enthalten als Hauptbestandteil Natriumhydroxid. Mittels dieser Chemikalie können organische Ablagerungen zersetzt werden.

Auch Seife besteht aus einer Base und entsteht durch die sogenannte Verseifung. Dabei werden Fette mit einer starken Base, wie Natriumhydroxid, gekocht. Vereinfacht ausgedrückt entstehen dann Glycerin und die Seife, welche das Natrium- beziehungsweise Kaliumsalz von Fettsäuren sind.

Starke Basen Reaktionsgleichung einer Reaktion von Fett mit einer Base zu Glycerin und Seife StudySmarter

Beim Händewaschen mit der Seife zerfällt diese in Natrium-Ionen und Fettsäurerest-Ionen. Die Fettsäurereste entziehen dem Wasser Wasserstoffionen, sodass die Konzentration der Hydroxidionen steigt und somit auch der pH-Wert. Die Seife wirkt hier als Tensid. Diese lösen Fette und Verunreinigungen von der Haut.

Bei alkalischen Reinigungsmitteln handelt es sich meistens um Natronlauge. Natronlauge ist die alkalische Lösung, die durch Lösen von Natriumhydroxid in Wasser entsteht. Derartige Haushaltsreiniger können Rückstände von Eiweißstoffen aufquellen lassen. Dadurch können diese anschließend mit Wasser ganz einfach weggespült werden. Andere alkalische Reiniger, wie Backofensprays, entfernen Verkrustungen und eingebrannte Fettspritzer.

Alkalische Reiniger, wie Rohrreiniger, wirken stark ätzend. Deshalb solltest du bei der Verwendung solcher chemischer Reiniger Gummihandschuhe tragen. Eine Schutzbrille kann dich vor Spritzern schützen.

Starke Basen - Das Wichtigste

  • Nach Brønsted sind Basen Protonenakzeptoren und Säuren Protonendonatoren.
  • Der pKB-Wert ist ein Maß für die Stärke einer Base, ähnlich zur Stärke einer Säure.
  • Für die Stärke von Basen gilt: je geringer der pKB-Wert ist, desto stärker ist die Base.
  • Im Vergleich zu Säuren ist bei einer Base ist die Konzentration von Hydroxidionen größer als die der Oxoniumionen.
  • Beispiele für starke Basen sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Calciumhydroxid.
  • Den pH-Wert einer starken Base kann mithilfe des pOH-Wertes oder der Anfangskonzentration der starken Base berechnet werden.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Starke Basen

Die Stärke einer Base ist abhänging von der Lage des Gleichgewichts der Reaktion. Je kleiner der pKB-Wert ist, desto stärker ist die Base.

Zu den stärksten Basen zählen das deprotoniert Ion von Methan, CH3-, und deprotonierte Amide, NH2-.

Die Basekonstante KB kann Auskunft über die Stärke einer Base geben. Grundsätzlich gilt, je kleiner der pKB bzw. je größer die Basekonstante KB, desto stärker die Base.

Im Alltag kommen vorallem Natriumhydroxid bzw. Natronlauge und Ammoniak vor. Häufig werden diese in Reinigungsmitteln verwendet. Natronlauge findet jedoch auch Anwendung in der Lebensmittelindustrie, beispielsweise bei Laugengebäck.

Finales Starke Basen Quiz

Frage

Was ist eine Brönsted-Base?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Brönsted-Base ist ein elektronegatives Teilchen mit einem freien Elektronenpaar, das Protonen aufnehmen kann. Daher werden Brönsted-Basen auch als Protonenakzeptoren bezeichnet.

Frage anzeigen

Frage

Welchen pH-Wert haben Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

pH < 7

Frage anzeigen

Frage

Nenne drei wichtige starke Basen.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Natriumhydroxid / Natronlauge
  • Calciumhydroxid
  • Kaliumhydroxid
Frage anzeigen

Frage

Welchen pH-Wert haben starke Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

pH 6 - pH 9

Frage anzeigen

Frage

Was sagt der pKB-Wert über die Stärke einer Base aus?

Antwort anzeigen

Antwort

Je kleiner der pKB-Wert, umso stärker ist die Base.

Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die Basenkonstate?

Antwort anzeigen

Antwort

Mithilfe der Konstante kann die Lage des Gleichgewichts einer Säure-Base-Reaktion in einer wässrigen Lösung bestimmt werden.

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Basizität und wodurch wird diese beschrieben?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Basizität gibt Auskunft über die Stärke einer Base. Sie wird beschrieben durch die Basenkonstante KB.

Frage anzeigen

Frage

Worauf sollte man beim Verwenden alkalischer Reiniger achten?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Handschuhe tragen
  • Augen schützen
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Frage

Was ist der pOH-Wert?

Antwort anzeigen

Antwort

Der pOH-Wert ist ein Maß für die Konzentration von Hydroxid-Ionen in einer Lösung.

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Frage

Wo werden Basen im Alltag verwendet?

Antwort anzeigen

Antwort

Basen findest du im Alltag in verschiedenen Situationen wieder. Eine der bekanntesten Base ist Natriumhydroxid oder die wässrige Lösung Natronlauge. Diese starke Base findest du vor allem in Reinigungsmitteln wie Rohrreiniger oder Backofenreiniger. Auch in der Herstellung von Laugengebäck findet Natronlauge seine Anwendung.

Frage anzeigen

Frage

Wie nennt man die wässrige Lösung einer Base?

Antwort anzeigen

Antwort

Die wässrige Lösung einer Base wird auch als Lauge bezeichnet.

Frage anzeigen

Frage

Wie werden Säuren und Basen noch bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Protonendonator und Protonenakzeptor

Frage anzeigen

Frage

Mittels welchen Verfahrens werden Seifen hergestellt?

Antwort anzeigen

Antwort

Verseifung

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Frage

Was sind Metallhydroxide?

Antwort anzeigen

Antwort

Metallhydroxide sind in der anorganischen Chemie Verbindungen aus einem Kation, welches aus einem Metall ist, und einem Anion, welches Hydroxid-Ion ist.

Frage anzeigen

Frage

Welche Metallhydroxide sind gut in Wasser löslich?

Antwort anzeigen

Antwort

Alkalihydroxide sind gut in Wasser löslich.

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Frage

Warum sind Alkalihydroxide starke Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

Alkalihydroxide sind starke Basen, da sie in Wasser vollständig dissoziieren.

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Frage

Warum sind Hydroxide mit mehrwertigen Kationen meist schwache Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

Metallhydroxide mit mehrwertigen Kationen sind schwache Basen, da diese nicht vollständig in Wasser dissoziieren.

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein Beispiel für ein Metallhydroxid, was eine schwache Base ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Bariumhydroxid

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein Beispiel für ein Metallhydroxid, was eine starke Base ist.

Antwort anzeigen

Antwort

Natriumhydroxid

Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet es, wenn ein Metallhydroxid amphoter ist?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine amphotere Verbindung ist ein Metallhydroxid, welches sich bei einem bestimmten pH-Wert abscheidet. Wenn dieser pH-Wert jedoch weiter steigt, lösen sich die ausgefällten Hydroxide wieder im Wasser.

Frage anzeigen

Frage

Von welchen Faktoren hängt der pH-Wert ab, bei dem sich ein Metallhydroxid abscheidet.

Antwort anzeigen

Antwort

Der pH-Wert hängt von der Art des Kations, dessen Löslichkeitsprodukt und dessen Konzentration ab.

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein Beispiel für ein ausgefälltes Metallhydroxid, welches oxidieren kann.

Antwort anzeigen

Antwort

Eisen(II)-hydroxid kann durch Sauerstoff zu Eisen(III)-oxidhydroxid oxidieren.

Frage anzeigen

Frage

Wie können Metallhydroxide hergestellt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Metallhydroxide können durch die Reaktion von einem Metalloxid und Wasser entstehen. Es ist auch die Herstellung durch eine Reaktion von einer Salzlösung und einer Lauge, wie Natronlauge, möglich.

Frage anzeigen

Frage

Welches Nebenprodukt kann bei der Reaktion von einer Salzlösung mit Natronlauge als Nebenprodukt entstehen?

Antwort anzeigen

Antwort

Es kann als Nebenprodukt ein Metalloxidhydroxid entstehen.

Frage anzeigen

Frage

Wofür werden Metallhydroxide in der Chemie verwendet?

Antwort anzeigen

Antwort

Die OH¯-Ionen, welche aus den Metallhydroxiden entstehen, werden als Nucleophile verwendet. Ein Beispiel ist der Einsatz in einer nucleophilen Substitution. Konkurrierend dazu gibt es noch die Eliminierung.

Frage anzeigen

Frage

Nenne drei Beispiele für Metallhydroxide.

Antwort anzeigen

Antwort

Natriumhydroxid, Calciumhydroxid und Bariumhydroxid

Frage anzeigen

Frage

Wie wird eine Calciumhydroxid-Lösung noch genannt?

Antwort anzeigen

Antwort

Kalkwasser

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Frage

Wofür wird Barytwasser unter anderem verwendet?

Antwort anzeigen

Antwort

Barytwasser wird zum Nachweis von Carbonat-Ionen verwendet, da dieses mit Carbonat-Ionen reagiert.

Frage anzeigen

Frage

Was sind Basen nach Arrhenius?

Antwort anzeigen

Antwort

Nach Arrhenius zerfallen Basen in Wasser in Kationen und Hydroxidionen (OH-).

Frage anzeigen

Frage

Welchen Nachteil hat das Konzept von Arrhenius?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Theorie von Arrhenius beschränkte sich hinsichtlich Basen jedoch auf wässrige Lösungen und Substanzen, die hydroxidhaltig sind.

Frage anzeigen

Frage

Was sind Basen nach Brønsted?

Antwort anzeigen

Antwort

Nach Brønsted sind Basen Protonenakzeptoren.

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Protolyse?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base in einer wässrigen Lösung ist eine Protolyse.

Frage anzeigen

Frage

Wie werden Basen definiert?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Base kann Protonen aufnehmen und wirkt somit als Protonenakzeptor.

Frage anzeigen

Frage

Welchen pH-Wert haben starke Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

Starke Basen haben in einer wässrigen Lösung meistens einen pH-Wert zwischen 12 und 14

Frage anzeigen

Frage

Welchen pH-Wert haben schwache Basen?

Antwort anzeigen

Antwort

Schwache Basen haben in einer wässrigen Lösung einen pH-Wert von unter 12.


Frage anzeigen

Frage

Was ist der pKB-Wert?

Antwort anzeigen

Antwort

Der pKB-Wert einer Base ist der negative dekadische Logarithmus von KB und stellt ein Maß für die Basenstärke dar.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aussage kann über den pKB-Wert getroffen werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Je geringer der pKB-Wert einer Base ist, desto stärker ist die Base.

Frage anzeigen

Frage

Nenne zwei starke Basen.

Antwort anzeigen

Antwort

Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.

Frage anzeigen

Frage

Nenne zwei Beispiele aus dem Alltag, wo starke Basen eingesetzt werden.

Antwort anzeigen

Antwort

Einsatz in Rohrreinigern

Einsatz bei Seifen

Frage anzeigen

Frage

Was ist der pH-Wert?

Antwort anzeigen

Antwort

Der pH-Wert ist dabei definiert als der negative dekadische Logarithmus der Konzentration der Oxoniumionen.

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Säure nach Brønsted?

Antwort anzeigen

Antwort

Nach Brønsted sind Säuren Protonendonatoren.

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Säure nach Arrhenius?

Antwort anzeigen

Antwort

Nach Arrhenius dissoziieren Säuren  in Wasser in Protonen und Anionen.

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