Basen sind nach J. N. BRÖNSTED Protonenakzeptoren, d. h. Stoffe, die in chemischen Reaktionen Protonen aufnehmen. In Wasser bilden sie auf diese Weise Hydroxid-Ionen und reagieren deshalb alkalisch bzw. basisch. Die wässrigen Lösungen der Basen nennt man auch Laugen.
Metallhydroxide sind Ionenverbindungen, deren Gitter aus Metall-Kationen und Hydroxid-Ionen aufgebaut ist. Die Alkalihydroxide sind sehr gut in Wasser löslich und damit vollständig beim Auflösen dissoziiert. Sie sind somit starke Basen. Die Hydroxide mehrwertiger Kationen sind meist schwerer löslich und daher schwächere Basen. Der pH-Wert basischer Lösungen liegt je nach Konzentration und Stärke der Basen zwischen 7 und 14 (Bild 2). Die Lösungen des Natriumhydroxids färben Unitest intensiv blau. Je nach Konzentration der Hydroxid-Ionen wirken Basen teilweise sehr stark ätzend. Sorgloser Umgang mit den Laugen kann daher zu schweren Unfällen führen.
Die wichtigsten anorganischen Basen sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Ammoniak und die Hydroxide der Erdalkalimetalle Calcium und Barium.
Natriumhydroxid
Natriumhydroxid (NaOH)
ist eine weiße kristalline Substanz, die auch Ätznatron genannt
wird. Die Verbindung wirkt auf der Haut, auf Schleimhäuten und für die
Augen ätzend. Natriumhydroxid löst sich unter Wärmeentwicklung
gut in Wasser und Alkohol. Es handelt sich um eine hygroskopische ( = Wasser
anziehende) Substanz (Bild 3). Die wässrige Lösung wird Natronlauge genannt.
Natronlauge wird durch Elektrolyse
von Natriumchloridlösung (Kochsalzlösung) hergestellt.
Das großtechnisch bedeutendste Verfahren ist die Chlor-Alkali-Elektrolyse
(Bild 4), bei der mit Natronlauge und Chlor zwei sehr wichtige Grundstoffe
der chemischen Industrie gewonnen werden. Dabei wird an einer Anode aus Titan Chlorid zu Chlor oxidiert, während an einer Eisenkatode Wasserstoff
gebildet wird.
In der wässrigen Lösung bleiben Natrium- und Hydroxid-Ionen
zurück, es handelt sich um Natronlauge.
Die Natrium-Ionen sind zwar in der Lösung vorhanden, aber an der eigentlichen Reaktion nicht beteiligt:
Damit sowohl eine Reaktion der Hydroxid-Ionen mit dem gebildeten Chlor als auch die Entstehung eines Chlorknallgasgemisches aus Wasserstoff und Chlor verhindert werden, müssen der Anoden- und der Katodenraum getrennt werden. Dafür stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung.
Jährlich werden ca. 50 Millionen Tonnen Natronlauge hergestellt
und in der Industrie vielseitig eingesetzt. So benötigt man große
Mengen an Natronlauge zum Aufschließen von Bauxiterz, welches zur
Aluminiumgewinnung
nötig ist.
Bauxit enthält neben 50 bis 60 % Aluminiumoxid noch Eisenoxid, Silicate und andere Begleitstoffe. Das Aluminiumoxid kann man mit konzentrierter Natronlauge in Form des löslichen Tetrahydroxoaluminat-Komplexes aus Bauxit herauslösen und so von den anderen Oxiden abtrennen. Diese sind in Natronlauge unlöslich. Aus der Aluminatlösung wird durch Verdünnen wieder Aluminiumoxid ausgefällt. Mittels Schmelzflusselektrolyse gewinnt man daraus dann Aluminium. In vielen Bereichen des Alltags wird Aluminium als rostfreies und besonders leichtes Metall
eingesetzt.
Auch zur Herstellung von Papier und Cellulose aus Holz oder für
die Seifen- und Farbstoffindustrie ist Natronlauge eine unersetzliche
Hilfschemikalie, die bei vielen Umwandlungs-, Verarbeitungs-, und Reinigungsprozessen
eine Rolle spielt.
Bei vielen Alltagsgegenständen wie Taschentuch, Seife oder Baumwollshirt
erkennt man auf den ersten Blick gar nicht, dass Natronlauge nötig
war, um diese Sachen herzustellen.
Auch in der Fotografie oder beim Backen von Laugengebäck wird Natronlauge
verwendet. Beispielsweise wird das sogenannte Laugengebäck vor dem
Backen in eine verdünnte Natriumhydroxidlösung getaucht. Beim
Backen ergibt sich dadurch die schöne braune Färbung (Bild 5).
Kaliumhydroxid
Kaliumhydroxid ist wie Natriumhydroxid eine Ionenverbindung. Die Verbindung ist gut wasserlöslich.
Seine wässrige Lösung, die Kalilauge, hat ähnliche Eigenschaften
wie die Natronlauge und wird wegen ihrer stark ätzenden Wirkung für
Haut und Augen auch als Ätzkali bezeichnet.
Früher wurde Kaliumhydroxid durch die Umsetzung von Pottasche (Kaliumcarbonat)
mit gelöschtem Kalk (Calciumhydroxid) hergestellt:
Heute wird Kalilauge ähnlich wie Natronlauge durch die Chlor-Alkali-Elektrolyse von Kaliumchlorid-(KCl)-Lösung hergestellt. Im Gegensatz zu Natriumchlorid, das in den entsprechenden Steinsalzlagerstätten mit Gehalten von über 99 % vorkommt, liegt der Gehalt an Kaliumchlorid in den Kalisalzlagerstätten nur bei 10 bis 40 %. Die hauptsächlichen Begleitsalze sind Natriumchlorid und Magnesiumsalze. Diese müssen vom Kaliumchlorid aufwendig abgetrennt werden. Dadurch hat Kaliumchlorid einen wesentlich höheren Rohstoffpreis als Natriumchlorid. Somit ist dann auch Kalilauge erheblich teurer als Natronlauge und wird folglich in geringerem Umfang produziert.
Kaliumhydroxid findet Verwendung als Trocknungs- und Absorptionsmittel, bei der Herstellung weicher Seifen (Schmierseifen), als Wasser enthärtende Kaliumphosphate für flüssige Waschmittel, bei Farbstoffsynthesen, bei der Entwicklung von Filmen und bei der Herstellung anderer Kaliumverbindungen. Verdünnte Kalilauge wird in der Medizin für äußere Ätzungen eingesetzt.
Calciumhydroxid (Löschkalk)
Calciumhydroxid ist ein
weißes, amorphes, ätzendes Pulver, das sich in Wasser schlecht
löst (ca. 1,3 g/l bei 20 °C). Kalkwasser nennt man die filtrierte
wässrige Lösung, die sehr stark basisch reagiert. Sie kann als
Nachweisreagenz für Kohlenstoffdioxid eingesetzt werden, da bei der
Durchleitung von Kohlenstoffdioxid-haltiger Luft schwer lösliches Calciumcarbonat in Form winziger Kristalle ausfällt.
Calciumhydroxid wird durch die Umsetzung von Calciumoxid (Branntkalk)
mit Wasser hergestellt.
Diese Reaktion bezeichnet man als Kalklöschen.
Die Einsatzbandbreite der billigen Base Calciumhydroxid ist äußerst
vielfältig und seit langem bekannt. Bereits die Römer benutzten
die Suspension von Calciumhydroxid in Kalkwasser (Kalkmilch) zum Weißen
von Wänden.
Am bekanntesten ist die Herstellung von Kalkmörtel; durch einen Brei
aus in Wasser gelöstem Calciumhydroxid und drei Teilen Sand wird
Luft gepresst (Bild 6). Mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft bildet sich
der harte, kristalline Kalk, 
.
Darüber hinaus wird Calciumhydroxid technisch zur Rauchgasentschwefelung
in Kraftwerken, als Bindemittel für wasserlösliche Farben, bei
der Zuckergewinnung aus Zuckerrüben und als Zusatz von Düngemitteln verwandt.
Bariumhydroxid
Bariumhydroxid ist ein
weißes, kristallines, ätzendes und giftiges Pulver. Die Verbindung
liegt in den zwei Formen 
und 
(Octahydrat) vor, da das Octahydrat aus der wässrigen Lösung
(Barytwasser) leicht kristallisiert. Bariumhydroxid und sein Octahydrat
sind extrem giftige Substanzen. Im Gegensatz zu den Calcium- und Strontiumhydroxiden
sind beide Verbindungen leicht in Wasser löslich.
Bariumhydroxid wird durch Umsetzung von Bariumoxid mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung hergestellt.
Barytwasser nennt man die stark alkalisch reagierende wässrige Lösung
des Bariumhydroxids. Es kann ebenso wie Kalkwasser zum Nachweis für
Kohlenstoffdioxid eingesetzt werden
Außerdem findet Bariumhydroxid Verwendung bei der Wasseraufbereitung,
in der Malerei als Aufschlussmittel für Casein, in der Keramik, bei
der Glasmalerei, als Zusatz bei der Herstellung von PVC-Stabilisatoren
und Spezialseifen und als Nachweismittel für Carbonate und Sulfate
anderer Elemente.
Ammoniak
Ammoniak ist farblos, gasförmig,
mit charakteristischem Geruch, und gut wasserlöslich. Die wässrige
Lösung reagiert basisch, da die Brönsted-Base Ammoniak dem Wasser ein Proton entzieht und damit Hydroxid-Ionen in der Lösung vorliegen:
NH3 + H2O 
NH4+ + OH-
Ammoniak ist deshalb technisch so bedeutsam, weil daraus viele andere
Stickstoffverbindungen hergestellt werden. Es wird ausschließlich
nach dem 1913 entwickelten Haber-Bosch-Verfahren gewonnen. Ammoniak dient
zur Herstellung von Düngemitteln, Kunststoffen und Pflanzenschutzmitteln (Bild 7). Außerdem wird es
als Kältemittel in Kühlkreisläufen eingesetzt.