Base (chemie): definitie, eigenschappen, sterke en zwakke basen en pH
Base (chemie): wat is een base, eigenschappen, pH-waarden en verschil tussen sterke en zwakke basen — heldere definities, voorbeelden en uitleg.
Base (chemisch) is een stof die een waterstofion (H+) of proton kan accepteren van een andere stof. Volgens de Brønsted–Lowry-definitie is een base een protonacceptor: B + H+ → BH+. Volgens de Lewis-definitie is een base een deelektronenpaar-donor: een molecuul of ion met een vrij elektronenpaar kan een elektronpaar leveren aan een elektronenzuinig deeltje. Een stof kan protonen opnemen als het een negatieve lading heeft of als het molecuul een elektronegatief atoom heeft (bijvoorbeeld zuurstof, stikstof of chloor) dat rijk is aan elektronen en zo een proton kan binden. Basen vormen samen met zuren conjugate zuur-baseparen: wanneer een base een proton opneemt ontstaat het geconjugeerde zuur (BH+).
Eigenschappen van basen
- Baserede oplossingen hebben een verhoogde concentratie hydroxide-ionen (OH−) of een groter vermogen om H+ te binden.
- Basen voelen vaak glibberig aan en kunnen een bittere smaak hebben (maar proef nooit chemische stoffen!).
- In oplossing geleiden basische oplossingen elektriciteit door de aanwezigheid van ionen.
- Basen reageren met zuren in een neutralisatiereactie waarbij meestal water en een zout ontstaan: zuur + base → zout + H2O.
Sterke en zwakke basen
Een sterke base dissocieert vrijwel volledig in water en geeft veel OH−-ionen vrij. Voorbeelden zijn hydroxiden van alkalimetalen en sommige aardalkalimetalen, zoals NaOH (natriumhydroxide) en KOH (kaliumhydroxide): NaOH → Na+ + OH−. Andere sterke basen zijn Ba(OH)2 en, in voldoende oplosbaarheid, Ca(OH)2.
Een zwakke base staat slechts gedeeltelijk protonen af en bereikt een evenwicht in water. Voorbeeld: ammoniak:
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH−
De sterkte van een base wordt gekarakteriseerd door de basische-evenwichtsconstante Kb (of pKb). Hoe groter Kb (kleiner pKb), hoe sterker de base. De sterkte van een base en die van zijn geconjugeerde zuur zijn complementair: sterke basen hebben zwakke geconjugeerde zuren en omgekeerd.
pH en basische oplossingen
Basische oplossingen hebben een pH-waarde groter dan 7 (bij 25 °C). Let op: de exacte pH van een basische oplossing hangt sterk af van de concentratie en van de temperatuur; je kunt niet voor alle basen strikt een vaste pH-range toekennen. Voor sterke basen geldt dat een 0,1 M NaOH‑oplossing bijvoorbeeld bijna volledig dissocieert en [OH−] ≈ 0,10 M geeft, wat leidt tot pOH = 1 en pH ≈ 13 (pH + pOH = 14 bij 25 °C). Voor zwakke basen bereken je [OH−] uit Kb en de initiële concentratie (approximatie [OH−] ≈ √(Kb·C) wanneer de dissociatie klein is). Voor ammoniak (Kb ≈ 1,8·10−5) in 0,10 M oplossing geldt ongeveer [OH−] ≈ 1,3·10−3 M, pOH ≈ 2,87 en pH ≈ 11,1.
Toepassingen en voorbeelden
- Huishoudelijke reinigers: NaOH en KOH worden gebruikt in ontstopper en ontvetters.
- Antacida: basische verbindingen zoals Mg(OH)2 neutraliseren maagzuur.
- Landbouw en industrie: ammoniak (NH3) is een belangrijke basische verbinding in kunstmestproductie en als grondstof.
- Biochemie: basische groepen (zoals aminogroepen) in aminozuren en enzymen spelen een rol bij protonoverdracht en buffering.
Neutralisatie, buffers en titratie
Neutralisatiereacties tussen een zuur en een base worden gebruikt bij titraties om concentraties te bepalen. Een buffer bestaat uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base (of omgekeerd) en houdt de pH vrijwel constant bij toegevoegde kleine hoeveelheden zuur of base.
Veiligheid
Sterke basen zijn bijtend en kunnen ernstige chemische brandwonden veroorzaken; gebruik altijd geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen, veiligheidsbril, kleding) en volg veiligheidsvoorschriften bij opslag en gebruik. Bij morsen direct met veel water reinigen en medische hulp inroepen bij blootstelling aan huid of ogen.
Samengevat: basen zijn protonacceptoren of deelektronenpaar-donoren die in water vaak leiden tot een verhoogde [OH−] en een pH > 7. Hun gedrag (sterk of zwak) hangt af van hun neiging tot dissociatie en van de bijbehorende evenwichtsconstanten.
Ammoniak en zoutzuur vormen ammoniumchloride. Dit is een neutralisatie.
Hoe bases werken
Basen kunnen worden gebruikt om zuren te neutraliseren. Wanneer een base, vaak OH-, een proton van een zuur accepteert, vormt hij een watermolecule die onschadelijk is. Wanneer alle zuren en basen reageren tot watermoleculen en andere neutrale zouten, wordt dit neutralisatie genoemd. Zuren kunnen ook worden gebruikt om basen te neutraliseren.Elke base heeft een geconjugeerd zuur dat gevormd wordt door een waterstofatoom aan de base toe te voegen. Bijvoorbeeld, NH3 (ammoniak) is een base en zijn geconjugeerd zuur is het ammoniumion, NH4+. Een zwakke base vormt een sterk geconjugeerd zuur en een sterke base vormt een zwakker geconjugeerd zuur. Aangezien ammoniak een matig sterke base is, is ammonium een aanzienlijk zwakker zuur.
Kenmerken
Bases hebben deze kenmerken:
- Bittere smaak (in tegenstelling tot de zure smaak van zuren)
- Slijmerig, of zeepachtig gevoel aan de vingers (glibberig)
- Veel basen reageren met zuren en slaan zouten neer.
- Sterke basen kunnen heftig reageren met zuren. Gemorst zuur kan veilig worden geneutraliseerd door een milde base te gebruiken.
- Basen maken rood lakmoespapier blauw
- Basen zijn stoffen die metaaloxiden of -hydroxiden bevatten
- Basen die oplosbaar zijn in water vormen alkaliën (oplosbare basen)
Sommige gewone huishoudelijke producten zijn basen. Bijtende soda en afvoerreiniger bijvoorbeeld zijn gemaakt van natriumhydroxide, een sterke base. Ammoniak of een schoonmaakmiddel op basis van ammoniak, zoals ruiten- en glasreiniger, is basisch. Deze sterkere basen kunnen huidirritatie veroorzaken. Andere basen, zoals kookingrediënten natriumbicarbonaat (zuiveringszout) of room van wijnsteen, zijn basisch, maar deze zijn niet schadelijk en geschikt om mee te koken.
Bij het werken met basen moeten altijd handschoenen worden gedragen. Als huidirritatie optreedt, moet het getroffen gebied grondig met koud water worden afgespoeld. Als dat het probleem niet oplost, zo spoedig mogelijk medische hulp inroepen.
Sterke bases
Een sterke base is een base die een hydroxide-ion, OH-, afgeeft als hij in water wordt gezet. Er zijn er acht van.
- Lithiumhydroxide-LiOH
- Natriumhydroxide-NaOH
- Kaliumhydroxide-KOH
- Rubidiumhydroxide-RbOH
- Cesiumhydroxide-CsOH
- Calciumhydroxide-Ca(OH)2
- Strontiumhydroxide-Sr(OH)2
- Bariumhydroxide-Ba(OH)2
Vragen en antwoorden
V: Wat is een base in de scheikunde?
A: Een base in de scheikunde is een stof die een waterstofion (H+) van een andere stof kan aannemen.
V: Hoe kan een chemische stof een proton accepteren?
A: Een chemische stof kan een proton aannemen als het een negatieve lading heeft of als het molecuul een elektronegatief atoom heeft zoals zuurstof, stikstof of chloor dat rijk is aan elektronen.
V: Zijn alle basen sterk in de natuur?
A: Nee, net als zuren zijn sommige basen sterk en andere zwak. Zwakke basen nemen minder snel protonen op, terwijl de sterke basen snel protonen opnemen in oplossing of van andere moleculen.
V: Wat is het "chemisch tegenovergestelde" van een base?
A: Het "chemisch tegenovergestelde" van een base is een zuur. Een zuur is een stof die een waterstofatoom afstaat aan de base.
V: Wat is de pH-waarde van basen?
A: Basen hebben een pH groter dan 7.0. Zwakke basen hebben over het algemeen een pH-waarde van 7-9, terwijl sterke basen een pH-waarde van 9-14 hebben.
V: Kunnen basen protonen van andere moleculen aannemen?
A: Ja, sterke basen kunnen snel protonen in oplossing of van andere moleculen aannemen.
V: Wat voor soort atomen kunnen een chemische stof helpen om een proton te accepteren?
A: Elektronegatieve atomen zoals zuurstof, stikstof of chloor, die rijk zijn aan elektronen, kunnen een chemische stof helpen om een proton te accepteren.
Zoek in de encyclopedie