બેઇઝ (base) (રસાયણશાસ્ત્ર) : સામાન્ય રીતે જેમનું જલીય દ્રાવણ સ્વાદે કડવું અને સ્પર્શમાં લીસું (smooth) કે લપસણું (slippery) હોય તથા જે લાલ લિટમસને ભૂરું કે અન્ય સૂચકોને તેમનો લાક્ષણિક રંગ ધરાવતા બનાવે, તેમજ ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરી તેમને લવણમાં ફેરવતાં હોય તેવાં સંયોજનોના સમૂહ પૈકીનો એક પદાર્થ. તે કેટલીક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને ઉદ્દીપિત પણ કરી શકે છે. બેઇઝ એ આયનિક કે આણ્વિક રૂપમાં હોઈ શકે છે.
સત્તરમા સૈકાની આ સામાન્ય વ્યાખ્યામાં સમય જતાં ફેરફાર થતા રહ્યા છે. અઢારમા સૈકામાં લેવૉઇઝિયરે એવો ખ્યાલ રજૂ કર્યો કે બધા ઍસિડમાં ઍસિડકારક ગુણ તેમાંના ઑક્સિજનને કારણે હોય છે. ઍસિડિકતા માટેના હાઇડ્રોજનવાદ અને ઓગણીસમી સદીની શરૂઆતમાં વિદ્યુતવિભાજ્યો(electrolytes)માં વિદ્યુતવહન અંગેના ફૅરેડેના પ્રયોગોને લીધે અર્હેનિયસે સૂચવેલ જલ-આયન (water-ion) સિદ્ધાંત અસ્તિત્વમાં આવ્યો (1880–1890). તે પ્રમાણે બેઇઝ એટલે એવો પદાર્થ કે જે પાણીમાં ઓગળીને હાઇડ્રૉક્સિલ (OH–) આયનો ઉત્પન્ન કરે. હાઇડ્રોજન આયન (H+) આપતા ઍસિડ સાથે તે સંયોજાઈ પાણી ઉત્પન્ન કરે (તટસ્થીકરણ) અને સાથે સાથે ક્ષાર પણ ઉત્પન્ન થાય. અહીં ઍસિડ-બેઇઝ પ્રક્રિયાઓમાં દ્રાવકની ભૂમિકા પર ભાર મૂકવામાં આવ્યો હતો, પણ પાણીમાં અદ્રાવ્ય અથવા OH– આયન ન ધરાવતા પદાર્થોનો આમાં સમાવેશ થતો ન હતો. વળી ઉભયધર્મિતા (amphoterism) તથા અજલીય દ્રાવકોમાં થતી તટસ્થીકરણની પ્રક્રિયાઓ તેના દ્વારા સમજાવવી મુશ્કેલ હતી.
1905માં ફ્રૅન્કલિન તથા તેમના પછી જેર્માન, કેડી અને એલ્સી તથા સ્મિથ અને અન્ય વૈજ્ઞાનિકોએ દ્રાવક-સિદ્ધાંત (solvent theory) રજૂ કર્યો. તે મુજબ દ્રાવક પોતે આયનીકરણ પામી દ્રાવક-ધન (solvo-positive) અને દ્રાવક-ઋણ (solvo-negative) આયનો ઉત્પન્ન કરે છે; દા.ત.,
2H2O ↔ H3O+ + OH–
2BrF3 ↔ BrF2+ + BrF4–
2NH3 ↔ NH4+ + NH2–
આ સિદ્ધાંત પ્રમાણે બેઇઝ એ એવો પદાર્થ છે કે જે દ્રાવક-ઋણ આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે અને તટસ્થીકરણ એ બેઇઝના દ્રાવક-ઋણ આયનોની ઍસિડના દ્રાવક-ધન આયનો સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા દ્રાવકના અણુઓ ઉત્પન્ન થવાની ક્રિયા છે. ક્ષાર એ એવો પદાર્થ ગણાય કે જે દ્રાવક કરતાં વધુ વિદ્યુતવાહકતાવાળું દ્રાવણ આપે અને જેમાંનો એક આયન દ્રાવકના લાક્ષણિક આયનોથી ભિન્ન હોય.
1923માં બ્રૉન્સ્ટિડ અને લૉરીએ પ્રોટૉનિક કે પ્રોટૉન-સ્થાનાંતર (proton transfer) સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો. આ વાદ મુજબ બેઇઝ એ એવો પદાર્થ (આયન અથવા અણુ) છે કે જે પ્રોટૉન સ્વીકારે છે; દા.ત.,
બેઇઝ + H+ ↔ ઍસિડ
દેખીતું છે કે આ પ્રોટૉન એવા ઍસિડમાંથી આવવો જોઈએ કે જે ઉદભવતા ઍસિડ કરતાં પ્રબળ હોય. આમ, બેઇઝ અને ઍસિડ વચ્ચેની પ્રક્રિયા દ્રાવકથી સ્વતંત્ર હોઈ શકે. ક્ષાર બનવાની પ્રાથમિક લાક્ષણિકતાની અહીં જરૂર પડતી નથી, કારણ કે ક્ષારનું બનવું એ પ્રક્રિયામાં પ્રોટૉન-સ્થાનાંતરને લીધે થતી આનુષંગિક ઘટના છે. આ સિદ્ધાંત પ્રમાણે બેઇઝની પ્રોટૉન સાથે પ્રક્રિયા ત્યારે જ થઈ શકે કે જ્યારે પ્રોટૉન આપનાર પદાર્થ (ઍસિડ) હાજર હોય. આમ પ્રત્યેક ઍસિડબેઇઝ પ્રક્રિયા એ પ્રોટૉન માટે બે બેઇઝની હરીફાઈ ગણાવી શકાય; દા.ત.,
ઍસિડ1 + બેઇઝ2 ↔ ઍસિડ2 + બેઇઝ1
HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl–
H2O + NH3 ↔ NH4+ + OH–
HCl + NH3 ↔ NH4+ + Cl–
HF + HNO3 ↔ H2NO3+ + F–
આવી પ્રક્રિયા નિર્બળ બેઇઝ અને ઍસિડ બનવાની દિશામાં થશે. ઉપરના પહેલા ઉદાહરણમાં Cl– એ HClમાંથી બનતો બેઇઝ છે. પાણીની સરખામણીમાં તે નિર્બળ બેઇઝ છે. આ પ્રકારની ઍસિડ-બેઇઝ જોડને સંયુગ્મી (conjugate) જોડ કહેવામાં આવે છે. પ્રબળ ઍસિડનો સંયુગ્મી બેઇઝ ઘણો નિર્બળ અને તે જ પ્રમાણે નિર્બળ ઍસિડનો સંયુગ્મી બેઇઝ પ્રબળ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે. અર્હેનિયસ સિદ્ધાંત કરતાં આ સિદ્ધાંત થોડો આગળ વધે છે, પણ તે અપ્રોટૉનિક (nonprotonic) એસિડિક પદાર્થોને અવગણે છે.
1923માં લેવિસે વધુ સારો સિદ્ધાંત, ઇલેક્ટ્રૉનીય સિદ્ધાંત, રજૂ કરેલો, પણ 1938 સુધી તે બહુ પ્રચલિત બન્યો ન હતો. લેવિસના મત પ્રમાણે નીચેનાં અભિલક્ષણો ધરાવતા પદાર્થને જ બેઇઝ કહી શકાય.
(i) તટસ્થીકરણ : બેઇઝ ઍસિડ સાથે ઝડપથી પ્રક્રિયા કરશે.
(ii) સૂચકો વડે અનુમાપન : સૂચક (indicator) જેવા (ઘણુંખરું રંગીન) પદાર્થનો ઉપયોગ કરી બેઇઝનું ઍસિડ સાથે અનુમાપન કરી શકાય.
(iii) વિસ્થાપન (displacement) : બેઇઝ એ નિર્બળ બેઇઝનાં સંયોજનોમાંથી તેને (નિર્બળ બેઇઝને) વિસ્થાપિત કરશે.
(iv) ઉદ્દીપન (catalysis) : જેને માટે બેઇઝ ઉદ્દીપકની જરૂર પડતી હોય તેવી પ્રક્રિયાને તે પ્રોત્સાહિત (promote) કરશે.
સંરચનાકીય ર્દષ્ટિએ બેઇઝ એ એક એવો પદાર્થ છે કે જે ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મનું દાન કરી શકે. (આ યુગ્મને સ્વીકારનાર પદાર્થ ઍસિડ કહેવાય છે). આ અર્થમાં તટસ્થીકરણ એ બેઇઝ અને ઍસિડ વચ્ચે સવર્ગ સહસંયોજક (coordinate covalent) આબંધ(bond)માં ઉદભવે છે; દા.ત.,
આ વ્યાખ્યામાં પ્રોટૉનનો સમાવેશ થતો નથી. આ વાદ પ્રમાણે સંયોજનની ઍસિડ-બેઇઝ વર્તણૂક તત્વ, તત્વોનાં સંયોજન અને દ્રાવકની હાજરી કે ગેરહાજરી ઉપર આધારિત નથી. લેવિસનો આ સિદ્ધાંત પણ ખામી ભરેલો છે, કારણ કે સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ (H2SO4) અને હાઇડ્રોક્લૉરિક ઍસિડ જેવા પ્રોટૉનિક પદાર્થોને આ ખ્યાલ પ્રમાણે ઍસિડ કહેવા મુશ્કેલ છે.
ઑડ્રિથ અને મૉઇલરે બ્રોન્સ્ટિડ–લૉરી સિદ્ધાંતને ઊંચા તાપમાને શુષ્ક અને સંગલિત (fused) ‘ઑનિયમ’ (onium) ક્ષારો વચ્ચે થતી પ્રક્રિયાઓને લાગુ પાડ્યો. તેમણે લેવિસના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ સિરૅમિક અને ધાતુકર્મ ઉદ્યોગમાં જોવા મળતી અપ્રોટૉનિક પ્રક્રિયા સમજાવવામાં કર્યો; દા.ત.,
પિયરસને (1963) સૂચવેલો કઠિન-મૃદુ ઍસિડ-બેઇઝનો સિદ્ધાંત લેવિસનો સિદ્ધાંત સમજાવવા માટે ઉપયોગી છે. તેના મત પ્રમાણે કઠિન બેઇઝ સામાન્ય રીતે કઠિન ઍસિડ સાથે જ્યારે મૃદુ બેઇઝ મૃદુ ઍસિડ સાથે સંયોજાય છે.
લક્સ-ફ્લડના ખ્યાલ પ્રમાણે બેઇઝ એ એક એવો પદાર્થ છે કે જે ઑક્સાઇડ આયનો આપે છે જ્યારે ઍસિડ તેમને સ્વીકારનાર પદાર્થ છે.
આ બધા કરતાં વધુ વ્યાપક સિદ્ધાંત 1939માં રજૂ થયેલો ઉસાનોવિકનો છે. તે મુજબ બેઇઝ એ એવો પદાર્થ છે જે એનાયન અથવા ઇલેક્ટ્રૉન આપે અથવા કેટાયનો (ધનાયનો) સાથે સંયોજાય છે. અન્ય વાદોમાં સમાવાયેલ પ્રક્રિયાઓ ઉપરાંત આ સિદ્ધાંતમાં ઉપચયન-અપચયન (oxidation-reduction) પ્રક્રિયાઓનો પણ સમાવેશ થાય છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ સોડિયમ એ બેઇઝ છે, જે ક્લોરીન (ઍસિડ) સાથે સંયોજાઈ સોડિયમ ક્લોરાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે. આ સિદ્ધાંત સામાન્ય વપરાશ માટે વધુ પડતો વ્યાપાક (broad) છે.
ઉપરના બધા સિદ્ધાંતો એક રીતે સાચા છે અને જે તે સંજોગોમાં બનતી પ્રક્રિયાઓ સમજાવવા જે સરળ પડે તે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. ઉપરની ચર્ચા જણાવે છે કે ‘બેઇઝ’ અને ‘ઍસિડ’ એ નિરપેક્ષ નહિ, પણ સાપેક્ષ પદો (terms) છે અને પ્રક્રિયાના સંજોગો પ્રમાણે તેમનો નિર્દેશ થાય છે. જોકે થોડા ફેરફારો સાથે લેવિસનો સિદ્ધાંત અને લૉરી-બ્રોન્સ્ટિડનો સિદ્ધાંત વધુ વપરાય છે.
સામાન્ય રીતે નીચેના પદાર્થો બેઇઝ તરીકે વપરાય છે :
(i) આલ્કલી ધાતુના હાઇડ્રૉક્સાઇડ : KOH; NaOH
(ii) આલ્કલી ધાતુના કાર્બોનેટ : Na2CO3, K2CO3
(iii) બૉરેક્સ અને Na3PO4
(iv) કળી ચૂનો (quick lime) અને જલયુક્ત ચૂનો (hydrated lime)
(v) એમોનિયા
(vi) ઍલિફૅટિક એમાઇન : મિથાઇલ, ઇથાઇલ-બ્યૂટાઇલએમાઇન વગેરે.
(vii) ઍરોમૅટિક એમાઇન : ઍનિલિન, α–નેપ્થાઇલ એમાઇન
(viii) પિરિડીન અને તેના સમધર્મી.
બેઇઝના ઘણા બધા પ્રાયોગિક ઉપયોગો છે; દા.ત., ઘણાં ઘરગથ્થુ નીક-માર્જકો (drain cleaners) સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (NaOH) ધરાવતાં હોય છે, જે ચીકણા કચરાને સાફ કરે છે. કૉસ્ટિક પોટાશ (પોટૅશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ) (KOH), નરમ સાબુની બનાવટમાં વપરાય છે, જે પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળે છે. સામાન્ય ઍસિડિટી મટાડવા તથા રેચક તરીકે ઉપયોગી ‘મિલ્ક ઑવ્ મૅગ્નેશિયા’માં મુખ્ય ઘટક તરીકે મૅગ્નેશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (Mg[OH]2) હોય છે. હવે તો ઉપયોગની ર્દષ્ટિએ રસાયણવિદો અજલીય (nonaqueous) સંશ્લેષણ-પૃથક્કરણમાં દ્રાવકોમાં થતી ઍસિડ-બેઇઝ પ્રક્રિયાઓમાં પણ વધુ રસ ધરાવતા થયા છે. એમોનિયા, ઍલિફૅટિક એમાઇન, ઇથિલીન ડાઇએમાઇન, પિરિડીન એ ઉપયોગમાં લેવાતા બેઝિક-દ્રાવકો છે.
કલ્પેશ સૂર્યકાન્ત પરીખ