JOHANNES NICOLAUS BRÖNSTED

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JOHANNES NICOLAUS BRÖNSTED (1879 - 1947)

Johannes Nicolaus Brönsted, químico y físico danés, (Varde, 22 de febrero de 1879 - 17 de diciembre de 1947). Ideó el sistema de transferencia de protones pra clasificar ácidos y bases. Su principal interés fueron los estudios termodinámicos, pero también realizó un trabajo importante con soluciones de electrolitos.

BIOGRAFÍA

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Johannes Brönsted ingresó en la Facultad de Ingeniería Química de de la Universidad Técnica de Dinamarca en 1897. Dos años más tarde recibió su título, luego dejó la Universidad Técnica y entró en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Copenhague, de la cual obtuvo el M. S. en química en 1902. Después de un período de investigación fue nombrado asistente en el laboratorio químico de la universidad en 1905 y, a partir de entonces, fue agregado a la propia  universidad sirviendo como profesor de química física a partir de 1908. Conservó este puesto durante toda su vida.

Johannes Brönsted fue profesor visitante en Yale en 1929, y se convirtió en miembro de la Royal Society en 1935. Su firme oposición al nazismo durante la Segunda Guerra Mundial le hizo ganar las elecciones al Parlamento danés (1947), pero la enfermedad le impidió ocupar su escaño. Murió poco después de su elección.

CARRERA CIENTÍFICA

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Desde la conclusión de los estudios de J. Thomsen sobre termoquímica en 1886, la química física había sido un tanto descuidada en Dinamarca, aunque el trabajo de Ostwald, Arrhenius y Nernst no había pasado inadvertido en la mayoría de los demás países. Brønsted asumió la idea de Thomsen de determinar la afinidad química midiendo el trabajo máximo de un proceso químico, utilizando mediciones de fuerza electromotriz de células galvánicas, que dan valores correctos a temperatura ambiente, mientras que el método calorimétrico da valores erróneos por una cantidad proporcional a los cambios de entropía que tienen lugar para el proceso en la reacción química. Publicó sus resultados en una serie de trece monografías sobre la afinidad química (1906-1921). Defendió el tercer trabajo de esta serie, sobre la afinidad de la mezcla en los sistemas binarios, para el doctorado de la Universidad de Copenhague en 1908.

Otros aspectos de la química física despertaron el interés de Brönsted después de 1913: la determinación de los calores específicos y el cálculo de las constantes de afinidad, publicadas en una serie de estudios sobre la solubilidad (1921-1923) y sobre la interacción específica de los iones (1921-1927).

Estos estudios suscitaron un interés considerable entre los químicos físicos, especialmente en los Estados Unidos e Inglaterra, y desde 1921 hasta  1935 el laboratorio de Brönsted se llenó de invitados extranjeros que deseaban estudiar bajo su dirección. Las malas condiciones del laboratorio mejoraron cuando la Junta de Educación se ofreció a sufragar los gastos relacionados con la construcción de un nuevo Instituto de Química Física, siempre que el Gobierno danés se hiciera cargo del funcionamiento del instituto, que empezó a funcionar en 1930. Entre estos estudios es famoso un trabajo, escrito con V. K. la Mer, sobre la relación entre los coeficientes de actividad y la fuerza iónica de la solución, relación derivada teóricamente al mismo tiempo por P. Debye y E. Hückel.

Otros logros, también, merecen ser mencionados: La definición de ácidos y bases de Brönsted (1923), sugerida simultáneamente en forma casi idéntica por Thomas M. Lowry y en una versión ampliada por Gilbert N. Lewis; sus estudios sobre la catálisis (1924-1933); y su trabajo sobre la separación de isótopos de mercurio y cloro (1920-1922, 1929), realizado con el químico sueco G. von Hevesy.

TERMODINÁMICA

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En 1912 Brönsted publicó un breve manual de química física, basado en el ciclo termodinámico de Carnot. Antes de 1936, cuando hubo que escribir una nueva edición, Brönsted se había convencido de la superioridad del enfoque de J. W. Gibbs sobre la termodinámica, y la nueva edición, sustancialmente ampliada, se basó en las ideas de Gibbs.

Brønsted estaba descontento con la formulación clásica de las leyes de la termodinámica, según la cual el calor no es directamente comparable con otras formas de energía. Para él, el calor, al igual que otras formas de energía, puede considerarse como compuesto por un factor de cantidad (la entropía) y un factor de intensidad (la temperatura). De esta manera fue posible formular la primera ley de la termodinámica como un principio de trabajo, mientras que la segunda ley se amplió a un principio de calor y equivalencia, incluyendo también las reacciones irreversibles. Una característica de este enfoque es que relaciona la termodinámica con conceptos físicos más que con complejidades matemáticas.

Las formulaciones de Bönsted, especialmentes su uso de los principios de "trabajo" y "calor", no fueron aprobadas por los físicos y se produjeron discusiones airadas. Bönsted trató de concretar sus principios en trabajos posteriores (1940, 1941 y 1946), pero no se había llegado a ningún acuerdo en el momento de su muerte.

TEORÍA ÁCIDO-BASE

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En 1923, Bronsted y el químico británico Thomas M. Lowry propusieron, de forma independiente, un nuevo concepto de ácido y de base, definiendo el ácido como toda sustancia que puede ceder protones, y la base como toda sustancia que puede ganar protones. Es decir, un ácido es propiamente un dador de protones, mientras que una base es un aceptor de protones. Puesto que el proceso de perder o ganar un protón es reversible, el ácido, al perder un protón, se transforma en una base, y a su vez ésta, al ganarlo, se transforma en un ácido. Así, pues, un ácido y su base correspondiente forman un sistema conjugado.

Como un protón no puede tener una existencia libre en disolución, debe incorporarse a otra sustancia que se comporta así como base. Según la teoría de Bronsted y Lowry, un ácido y una base pueden ser tanto compuestos moleculares como iones, y una misma sustancia molecular o iónica puede actuar en un caso como ácido y en otro como base. Por ejemplo, el agua actúa como base frente al cloruro de hidrógeno y como ácido frente al amoníaco.

IMÁGENES FAMILIARES

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Estudiantes recién graduados de Metropolitanskolen, en 1897

Reunión familiar en el pueblo de Espergarde, norte de Zelanda., Dinamarca, 

verano de 1897

Laboratorios químicos del Instituto Politécnico.

Laboratorios químicos del Instituto Politécnico

El Sr. y la Sra. Brönsted en 1903

El Instituto Fisicoquímico en Blegdamsvej 19, en Copenhague 

Brönsted en su escritorio

Bjerrum y Brönsted con otros dos químicos daneses

Brönsted en el balcón de Debye, 20 de febrero de 1927

Brönsted en el viaje a los Estados Unidos, 1926-27

Foto tomada frente al Ayuntamiento de Copenhague

(J. N. Bönsted, primero a la izquierda)

J.N. Bronsted (1910) junto con tres hermanas. 

Desde la izquierda: Louise Bronsted, Christine Mackie y Alhed Larsen (casada con Johannes Larsen, el artista).

Primera fila (izq./dcha.): G. Havesy, Agnes Petersen y F. Haber

Atrás (izq./dcha.): N. Bohr, E. Gontelberg y J. Brönsted

18 de julio de 1920

JN Bronsted (extremo derecho) y Louise Bronsted (centro) con sus amigos arqueólogo HC Broholm (con anteojos) y la Sra. Broholm (segunda desde la izquierda).

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TABLA RESUMEN JOHANNES NICOLAUS BRÖNSTED

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