Basenstufen

Basenstufen sind ein Konzept der Chemie, das die aufeinanderfolgenden konjugierten Basen eines polyprotonen (mehrstufigen) Säuresystems beschreibt. Bei einer mehrstufigen Säure H3A ergeben sich drei Basenstufen: H2A−, HA2− und A3−, die durch die deprotonationen H3A ⇌ H2A− + H+; H2A− ⇌ HA2− + H+; HA2− ⇌ A3− + H+ entstehen. Den einzelnen Basenstufen entsprechen die zugehörigen pKa-Werte pKa1, pKa2, pKa3, die angeben, wie leicht die jeweilige Protonenabgabe stattfindet. In einem pH-abhängigen System verschiebt sich die Speziation zwischen H3A, H2A−, HA2− und A3−, was sich in Speziationsdiagrammen bzw. Puffernormalen widerspiegelt. Die Basenstufen helfen, das Verhalten von Puffersystemen, Titrationen und Verteilungen in Lösungen zu verstehen, besonders in der analytischen Chemie, Biochemie und Umweltchemie.

Beispiele: Phosphorsäure H3PO4 besitzt drei Basenstufen: H2PO4−, HPO4^2−, PO4^3−, mit typischen pKa-Werten rund 2,15, 7,20 und 12,35. In biologischen Molekülen liegen oft mehrere protische Gruppen vor; die Basenstufen geben Aufschluss über die dominierenden Spezies bei gegebendem pH.

Es ist wichtig zu unterscheiden, dass Basenstufen die protonierten bzw. deprotonierten Zustände einer Säure beschreiben, während sich die allgemeine Basenstärke auf die Tendenz eines Teilchens bezieht, Protonen aufzunehmen. Basenstufen liefern eine systematische Beschreibung der Zustandsverteilung als Funktion des pH-Werts.