Grundlagen: Eigenschaften und Beispiele

Die Basen sind alle chemischen Verbindungen, die Protonen aufnehmen oder Elektronen abgeben können. In der Natur oder künstlich gibt es sowohl anorganische als auch organische Basen. Daher kann sein Verhalten für viele Moleküle oder ionische Feststoffe vorausgesehen werden.

Was eine Base jedoch von den übrigen chemischen Substanzen unterscheidet, ist ihre ausgeprägte Tendenz, Elektronen beispielsweise vor Arten mit geringer Elektronendichte abzugeben. Dies ist nur möglich, wenn sich das elektronische Paar befindet. Infolgedessen weisen die Basen elektronenreiche Bereiche δ- auf.

Welche organoleptischen Eigenschaften ermöglichen die Identifizierung der Basen? Es handelt sich in der Regel um ätzende Substanzen, die bei physischem Kontakt schwere Verbrennungen verursachen. Gleichzeitig fühlen sie sich seifig an und lösen Fette leicht auf. Darüber hinaus sind seine Aromen bitter.

Wo sind sie im täglichen Leben? Eine kommerzielle und routinemäßige Quelle der Basen sind Reinigungsprodukte, von Reinigungsmitteln bis zu Toilettenseifen. Aus diesem Grund kann das Bild von in der Luft schwebenden Blasen die Basen daran erinnern, auch wenn dahinter viele physikalisch-chemische Phänomene liegen.

Viele Basen weisen völlig unterschiedliche Eigenschaften auf. Zum Beispiel stoßen manche widerlich und geruchsintensiv aus, wie dies bei organischen Aminen der Fall ist. Andere dagegen, wie Ammoniak, dringen ein und reizen. Sie können auch farblose Flüssigkeiten oder ionische weiße Feststoffe sein.

Allen Basen ist jedoch gemeinsam, dass sie mit Säuren reagieren und in polaren Lösungsmitteln wie Wasser lösliche Salze bilden.

Eigenschaften der Basen

Welche spezifischen Eigenschaften sollten alle Basen außer den oben genannten aufweisen? Wie können sie Protonen aufnehmen oder Elektronen spenden? Die Antwort liegt in der Elektronegativität der Atome des Moleküls oder Ions; und unter allen von ihnen ist Sauerstoff das vorherrschende, insbesondere wenn es als Oxidril-Ion gefunden wird, OH-.

Sie setzen OH-

Zunächst kann OH- in vielen Verbindungen vorhanden sein, hauptsächlich in Metallhydroxiden, da in der Gesellschaft von Metallen die Tendenz besteht, Protonen zu "schnappen", um Wasser zu bilden. Eine Base kann also jede Substanz sein, die dieses Ion in Lösung durch einen Löslichkeitsausgleich freisetzt:

M (OH) 2 M2 + + 2OH-

Wenn das Hydroxid sehr löslich ist, ist das Gleichgewicht rechts von der chemischen Gleichung vollständig verschoben und es wird eine starke Base gesprochen. M (OH) 2 ist dagegen eine schwache Base, da es seine OH-Ionen in Wasser nicht vollständig freisetzt. Sobald das OH- hergestellt ist, kann es jegliche umliegende Säure neutralisieren:

OH- + HA => A- + H 2 O

Und so deprotoniert das OH die Säure HA, um sie in Wasser umzuwandeln. Warum? Da das Sauerstoffatom sehr elektronegativ ist und aufgrund der negativen Ladung auch einen Überschuss an elektronischer Dichte aufweist.

Das O hat drei freie Elektronenpaare und kann jedes davon mit einer positiven Teilladung δ + an das H-Atom abgeben. Ebenso begünstigt die große energetische Stabilität des Wassermoleküls die Reaktion. Mit anderen Worten: H 2 O ist viel stabiler als HA, und wenn dies zutrifft, tritt die Neutralisationsreaktion auf.

Konjugierte Basen

Und was ist mit OH- und A-? Beide sind Basen, mit dem Unterschied, dass A- die konjugierte Base der HA-Säure ist. Auch ist A- eine viel schwächere Base als OH-. Von hier aus wird die folgende Schlussfolgerung gezogen: Eine Base reagiert, um eine andere schwächere zu erzeugen.

Starke Base + Starke Säure => Schwache Base + Schwache Säure

Wie aus der allgemeinen chemischen Gleichung hervorgeht, gilt dies auch für Säuren.

Die konjugierte Base A- kann ein Molekül in einer Reaktion, die als Hydrolyse bekannt ist, deprotonieren:

A- + H 2 O HA + OH-

Im Gegensatz zu OH- stellt es jedoch ein Gleichgewicht her, wenn es mit Wasser neutralisiert wird. Wiederum ist es so, weil A- eine viel schwächere Base ist, aber genug, um eine Änderung des pH-Werts der Lösung hervorzurufen.

Daher sind alle diese Salze, die A- enthalten, als basische Salze bekannt. Ein Beispiel hierfür ist Natriumcarbonat, Na 2 CO 3, das nach dem Auflösen die Lösung durch die Hydrolysereaktion basisch macht:

CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH-

Sie haben Stickstoffatome oder Substituenten, die die elektronische Dichte anziehen

Bei einer Base handelt es sich nicht nur um ionische Feststoffe mit OH-Anionen in ihrem Kristallgitter, sondern sie können auch andere elektronegative Atome wie Stickstoff aufweisen. Diese Art von Basen gehört zur organischen Chemie, und zu den häufigsten gehören Amine.

Was ist die Amingruppe? R-NH 2 . Am Stickstoffatom befindet sich ein elektronisches Paar ohne gemeinsame Nutzung, das wie das OH- ein Wassermolekül deprotonieren kann:

R-NH 2 + H 2 O RNH 3 + + OH-

Das Gleichgewicht ist sehr nach links verschoben, da das Amin, obwohl basisch, viel schwächer ist als OH-. Beachten Sie, dass die Reaktion der für das Ammoniakmolekül angegebenen ähnlich ist:

NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH-

Nur die Amine können das Kation NH 4 + nicht richtig bilden; obwohl RNH 3 + das Ammoniumkation mit einer Monosubstitution ist.

Und kann es mit anderen Verbindungen reagieren? Ja, bei jedem, der einen ausreichend sauren Wasserstoff besitzt, auch wenn die Reaktion nicht vollständig abläuft. Das heißt, nur ein sehr starkes Amin reagiert, ohne ein Gleichgewicht herzustellen. Ebenso können Amine ihr Elektronenpaar an andere Spezies als H abgeben (als Alkylreste: -CH 3 ).

Basen mit aromatischen Ringen

Die Amine können auch aromatische Ringe aufweisen. Wenn sein Elektronenpaar im Ring "verloren gehen" kann, weil es die elektronische Dichte anzieht, nimmt seine Basizität ab. Warum? Denn je lokalisierter dieses Paar in der Struktur ist, desto schneller reagiert es mit den elektronenarmen Spezies.

Zum Beispiel ist NH 3 basisch, weil sein Elektronenpaar nirgendwo hingehen kann. In gleicher Weise geschieht dies mit den Aminen, entweder primär (RNH 2 ), sekundär (R 2 NH) oder tertiär (R 3 N). Diese sind basischer als Ammoniak, da Stickstoff zusätzlich zu den obigen eine höhere Elektronendichte der R-Substituenten anzieht und somit δ- erhöht.

Wenn es jedoch einen aromatischen Ring gibt, kann dieses Paar in Resonanz treten, wodurch es unmöglich wird, an der Bildung von Bindungen mit dem H oder anderen Spezies teilzunehmen. Daher sind aromatische Amine in der Regel weniger basisch, es sei denn, das Elektronenpaar bleibt an Stickstoff gebunden (wie beim Pyridinmolekül).

Schalten Sie die Säure-Base-Indikatoren auf Farben mit hohem pH-Wert

Eine unmittelbare Folge der Basen ist, dass sie in einem beliebigen Lösungsmittel gelöst und in Gegenwart eines Säure-Base-Indikators Farben erhalten, die hohen pH-Werten entsprechen.

Der bekannteste Fall ist der von Phenolphthalein. Bei pH-Werten über 8 färbt sich eine Lösung mit Phenolphthalein, zu der eine Base gegeben wird, intensiv rot-violett. Das gleiche Experiment kann mit einer Vielzahl von Indikatoren wiederholt werden.

Beispiele für Basen

NaOH

Natriumhydroxid ist eine der weltweit am häufigsten verwendeten Basen. Seine Anwendungen sind unzählig, aber unter ihnen kann seine Verwendung erwähnt werden, um einige Fette zu verseifen und so basische Salze von Fettsäuren (Seifen) herzustellen.

CH 3 OCH 3

Strukturell scheint Aceton keine Protonen aufzunehmen (oder Elektronen abzugeben), obwohl es eine sehr schwache Base ist. Dies liegt daran, dass das elektronegative Atom von O die elektronischen Wolken der CH 3 -Gruppen anzieht und die Anwesenheit seiner beiden Elektronenpaare (: O :) betont.

Alkalihydroxide

Die Hydroxide der Alkalimetalle sind neben NaOH auch starke Basen (mit Ausnahme von LiOH). So sind unter anderem die folgenden:

-KOH: Kaliumhydroxid oder Kalilauge sind aufgrund ihres hohen Entfettungsvermögens eine der im Labor oder in der Industrie am häufigsten verwendeten Basen.

-RbOH: Rubidiumhydroxid.

-CsOH: Cäsiumhydroxid.

-FROH: Frenchiumhydroxid, von dessen Basizität theoretisch angenommen wird, dass sie die stärkste ist, die jemals bekannt wurde.

Bio-Basen

-CH 3 CH 2 NH 2 : Ethylamin.

-LiNH 2 : Lithiumamid. Zusammen mit Natriumamid, NaNH 2, sind sie eine der stärksten organischen Basen. In ihnen ist das Amiduro-Anion NH 2 - die Base, die Wasser deprotoniert oder mit Säuren reagiert.

-CH 3 ONa: Natriummethoxid. Die Base ist hier das CH 3 O-Anion, das mit Säuren zu Methanol, CH 3 OH, reagieren kann.

-Die Grignard-Reagenzien: Sie haben ein Metallatom und ein Halogen, RMX. In diesem Fall ist der Rest R die Base, aber nicht, weil er einen sauren Wasserstoff entreißt, sondern weil er sein Elektronenpaar abgibt, das er mit dem Metallatom teilt. Zum Beispiel: Ethylmagnesiumbromid, CH 3 CH 2 MgBr. Sie sind sehr nützlich in der organischen Synthese.

NaHCO 3

Natriumbicarbonat wird zur Neutralisierung des Säuregehalts bei milden Bedingungen verwendet, z. B. im Mund als Zusatz in Zahnpasten.