Niels Bjerrum

Niels BjerrumAF RAGNAR BYE OG BØRGE RIIS LARSENDet er interessant, at toskolekammerater fraMetropolitanskolenNiels Janniksen Bjerrum(1879−1958) og Johannes NicolausBrønsted (1879−1947)også efter studentereksamenhavde parallelle karrierer. Beggestuderede kemi ved KøbenhavnsUniversitet og blev magistrei 1902. Seks år senerekunne de med få månedersmellemrum tilføje titlen dr.phil.på visitkortene, og de fik ogsåsenere begge professorater ikemi – Bjerrum ved Den kongeligeVeterinær- og Landbohøjskoleog Brønsted ved KøbenhavnsUniversitet. Beggebidrog de med resultater til denmoderne kemi, heriblandt syrebasekemien.I denne artikel servi på Bjerrums liv og forskning.BRØNSTED OG BJERRUMI 1906 blev det besluttet, at derskulle oprettes et nyt professorati området fysisk kemi. Valgetstod mellem Niels Bjerrumog Brønsted, som på det tidspunktbegge havde slået deresnavne fast inden for området.Den sagkyndige komité stodoverfor en næsten umulig opgave.For at skære igennemblev det besluttet, at beggekandidater skulle afholde enrække prøveforelæsninger. Resultatetvar, at Brønsted fikFigur 1. Niels BjerrumNiels Janniksen Bjerrum (1879–1958) publicerede sine videnskabeligearbejder i internationalt anerkendte tidsskrifter. I tilgift skrevhan kortere og noget enklere versioner af mange arbejder pådansk i Naturens Verden, Fysisk Tidsskrift og Kemisk Maanedsblad,så fagfolk, der ikke dyrkede kemien videnskabeligt, kunne få adgangtil hans forskningsresultater.professoratet. Hvorfor Bjerrumtabte, kan man spekulere over.En forklaring kan være, atBrønsted, som ud over at væreen glimrende forelæser, varsmartere ved valg af forelæsningsemner,idet han valgtemere generelle emner, mens1

Bjerrum i større grad forelæsteover sine egne arbejder. Mendisse havde komitéen netopstuderet i detaljer, da de bedømtede to ansøgere.Bjerrum må være blevetslemt skuffet over udfaldet, dader er meget, der tyder på, athan selv mente, at han var enbetydelig bedre videnskabsmandend Brønsted. Dette skalder ikke tages stilling til her;men udfaldet fik i hvert faldden positive virkning for Bjerrum,at han i de følgende år fikmulighed for at rejse i Europa(i modsætning til Brønsted,som sjældent var uden forDanmark) og arbejde med flereaf de største af tidens kemikeresom Hermann Walther Nernst(1864−1941), Friedrich WilhelmOstwald (1853−1932) ogAlfred Werner (1866−1919).Senere blev Bjerrum professorBoks 1.Arrhenius’ dissociationsteori.Svante Arrhenius havde tidligerefremsat den teori, at dereksisterer en ligevægt mellem”aktive” molekyler, som lederelektricitet, og ”inaktive”, somikke leder. Det er dem, vi i dagkender som svage elektrolytter.De aktive molekyler kaldtehan ioner, og han fandt, atandelen af aktive molekyler ien opløsning synes at øges vedøget fortynding for mangekemiske forbindelser. MensBjerrum mente, at stærkeelektrolytter, fortrinsvis salte, ifortyndet vandig opløsning varfuldstændig dissocieret i ioner,var det Arrhenius’ opfattelse,at det kun var 60–90 %.ved Den Kongelige VeterinærogLandbohøjskole, KVL. Dethører også med til historien, atBjerrum få år efter også blevtilbudt et nyoprettet professoratved Københavns Universitet –et tilbud han dog takkede nejtil. Han kom derfor i hele sitarbejdsliv til at virke ved KVL.Bjerrum interesserede sig forog arbejdede med til dels heltforskellige dele af kemien, ogvi vil i det følgende se på disse.UORGANISK KEMIBjerrums og Brønsteds lærer påUniversitetet var professor S.M.Jørgensen (1837−1914), somhavde været meget optaget afmetallernes ”sekundære valenser”,som vi nu kalder koordinationstal,det vil sige det fænomen,at et metalatom kanbinde et varierende antal atomereller atomgrupper i forbindelsen.F.eks. Cu(NH 3 ) 6 Cl 2 ,hvor antallet af ammoniakliganderikke nødvendigvis erseks; én eller flere kan erstattesaf én eller flere andre grupper,eksempelvis H 2 O, således atman opnår Cu(NH 3 ) 3 (H 2 O) 3 Cl 2 .Det store spørgsmål var så,hvordan bindingerne mellem deforskellige grupper var? Jørgensenog andre tænkte sig, atdisse grupper var bundet sammeni kæder ud fra metalatomet.Den, som kom til atrydde op i dette, og altså fandtdet korrekte svar, var denschweiziske kemiker AlfredWerner, som fik Nobelprisen i1913. Han fandt, at i eksempletovenfor var alle gruppernebundet direkte til metalatometog ikke til hinanden i kæder.Denne type metalkomplekserblev derfor i mange år kaldt”Wernerkomplekser”. Bjerrumindså, at for at komme videremåtte man tage fysiske metoderi brug sammen med de traditionellekemiske, som Jørgensenhavde brugt. Så tidligt som i1906 publicerede han sit 122sider store arbejde Studier overKromiklorid på dansk, og åretefter blev det udgivet på tysk –nu som fire artikler. Det vardette arbejde, som gjorde hansnavn internationalt kendt. Hanfortsatte sine arbejder med metalkomplekser,især af chrom,og hans doktordisputats fra1908 kom også til at handleherom. Som en kuriositet kandet nævnes, at hans arbejdermed chromforbindelser blevstuderet med stor interesse afkemikere i garveribranchen.Chromsalte var nemlig det vigtigstekemikalie i garveprocessen,og Bjerrum blev derforinviteret til branchens fagmøder.Senere vendte han ogsålejlighedsvis tilbage til temaet.Så sent som i 1948 publiceredehan en artikel om stabiliteten afguldchloridkomplekser.Med disse arbejder grundlagdeNiels Bjerrum den gren afkemien, som fra 1930’erne til1960’erne blev en centralforskningsgren i Norden:Komplekskemien.KEMISK FYSIKI de første år efter doktordisputatsenog professorkonkurrencenvar Bjerrum optaget af ettema, som er blevet karakteriseretsom kemisk fysik. Det varemner som specifik varme forgasser og infrarød absorption igasser, hvor han tog den helt2

aseindikatorer var begrænset.Af mere teoretisk, men eksperimenteltveldokumenteretkarakter var hans arbejder medat bestemme dissociationskonstanterfor amfolytter (isæraminosyrer) og polyhydronesyrer. I disse arbejder forsøgtehan også at forklare konstanternesstørrelse ud fra ionernesvarierende geometri og ladning.Få år efter at S.P.L. Sørensenhavde indført pH, foreslogBjerrum, at man på tilsvarendevis kunne logaritmere andrestørrelser. I sin grundige bogfra 1914 om syre-basetitreringanvendte han pH og indførteselv ”der Indikatorexponent”p J = − log(K J ) og en tilsvarende”Titrierungsexponent”, p J .Den amerikanske fysiologiprofessorLawrence JosephHenderson (1878−1942) omskrevligevægtsloven for ensvag syres reaktion med vandtil også at gælde for en blandingaf en svag syre og dennessalt med en stærk base. Detteudtryk blev senere kendt somHendersons ligning. I 1917skrev den danske læge KarlAlbert Hasselbalch (1874−1962) en artikel, hvori han benyttedeHendersons ligning.Men i stedet for [H + ] indførtehan pH, og desuden logaritmeredehan for første gang i litteraturensyrestyrkekonstantenog indførte analogt med pH densåkaldte syrestyrkeeksponent,dvs.:pK s = − log(K s )idet der her er anvendt voredages symbolik. Analogt medpH skal man tage minuslogaritmentil talværdien af K s ienheden mol/L. Hendersonsligning blev derved omformettil den ligning, som vi i dagkalder pufferligningen, og somherefter i mange år – især imedicinsk litteratur – bar betegnelsenHenderson-Hasselbalchligningen.I sin artikelskrev Hasselbalch, at logaritmeringenaf syrestyrkekonstantenvar sket efter et ikkepubliceretforslag fra Bjerrum.Det var altså Niels Bjerrum,der oprindelig foreslog dennestørrelse. Den logaritmeredepufferligning blev i mange årkaldt Bjerrums ligning påKVL.I 1914 introducerede Bjerrumdet diagram, som senere skullekomme til at bære hans navn.Kort tid efter at han havde introduceretsit diagram for syrebaseindikatorer,benyttede hanen analog afbildning for kompleksforbindelser.LÆREREN OGSKRIBENTENNiels Bjerrum fik tid til meget,selv om han også en overgangblev rektor på KVL. Ud overvidenskabelige afhandlingerskrev han også lærebøger. Denførste fra 1914 er omtalt. Detvar Die Theorie der alkalimetrischenund azidimetrischenTitrierungen, som var på 128sider. Herefter fulgte Lærebog iUorganisk Kemi skrevet primærtfor de studerende påKVL. Første udgave udkom i1916, og senere fulgte nye udgavermed øgede sidetal helt optil 1946. 1932-udgaven, somfyldte hele 368 sider, blev åretefter oversat til tysk, og fik datitlen Kurzes Lehrbuch derAnorganischen Chemie! Et parår senere blev bogen også oversattil russisk og engelsk.Ud over at publicere sinevidenskabelige arbejder i internationaltanerkendte tidsskrifter,skrev han i tilgift kortere ognoget enklere versioner afmange arbejder på dansk i NaturensVerden, Fysisk Tidsskrift(det nuværende Kvant) og KemiskMaanedsblad (det nuværendeDansk Kemi), så fagfolk,der ikke dyrkede kemien videnskabeligt,kunne få adgangtil hans forskningsresultater.Niels Bjerrum er én af dedanske kemikere, som har værettæt på at få en Nobelpris.Faktisk blev han nomineretflere gange. Når han ikke fikprisen, kan grunden have værethans kontrovers med Arrheniusom dissociationsteorien.Arrhenius tog Bjerrums idéerilde op, og Arrhenius’ eleverbetragtede i mange år Bjerrumuden velvilje.FAMILIEN BJERRUMAfslutningsvis kan det, som enkuriositet, være interessant meden nærmere beskrivelse af forholdetmellem familien Bjerrumog kemien. Flere generationeraf danskere er vokset opmed en Bjerrum som professori kemi.Niels Bjerrums fader, JannikPetersen Bjerrum (1851−1920), var medicinsk kandidatfra Københavns Universitet ogerhvervede i 1882 den medicinskedoktorgrad på en afhandlingom øjensygdomme.Fra 1896-1910 var han professori medicin. Hans søster var4

fysikeren, dr.phil. KirstineMeyer (1861−1941).Niels Bjerrums søn, JannikBjerrum (1909−1992), er idenne sammenhæng vigtigere.Han var professor i uorganiskkemi ved Københavns Universitetog Danmarks TekniskeHøjskole, DTH (det nuværendeDanmarks Tekniske Universitet,DTU) fra 1948. JannikBjerrum blev en internationaltkendt videnskabsmand fra1930’erne. Ud over sine arbejderindenfor området vandopløseligemetalkomplekserskemi, der på mange måder varen videreførelse af faderensarbejder med chromkomplekserne,har han specielt interesseretsig for en metode til bestemmelseaf metalkompleksernestrinvise dannelseskonstanter.Vi nævner i denforbindelse, at da den ene afdenne artikels forfattere var tilsin første kemieksamen på KøbenhavnsUniversitet i 1967,var det Jannik Bjerrum, dereksaminerede i almen og uorganiskkemi.Jannik Bjerrums søn, somigen hedder Niels Bjerrum (f.1940), blev professor i materiale-og saltsmeltekemi vedDTU. En anden af Jannik Bjerrumssønner er Morten JannikBjerrum (f. 1957), som er professori biourganisk kemi påKøbenhavns Universitets BiovidenskabeligeFakultet, dettidligere KVL. Faktisk kan mansige, at han overtog farfaderensgamle stilling ved Landbohøjskolen,som så siden 2007 erblevet en del af KøbenhavnsUniversitet. Det vil sige kemiprofessoreri tre generationer –professorer i naturvidenskab ifire!Om forfatterneBørge Riis Larsen, Ph.D., er lektorved Slagelse Gymnasium og forfatter.Ragnar Bye, dr. philos., er professoremeritus i analytisk kemi ved OsloUniversitet.Referencer1. R. Bye: ”Niels Bjerrum” i serien Storenordiske kjemikere i Kjemi, Norsk KjemiskSelskap, Oslo, 2003, s. 24−25.2. B. Riis Larsen: ”Niels Bjerrum og skolen”i A. Kildebæk Nielsen (red.): Niels Bjerrum(1879−1958). Liv og værk. Historiskkemiskeskrifter nr. 15, udgivet af DanskSelskab for Historisk Kemi, 2004, s.225−238.5