Сёрен Сёренсен и шкала pH: История открытия

Введение

Датский химик (1868–1939)

Сёрен Петер Лориц Сёренсен (9 января 1868 – 12 февраля 1939) был датским химиком, известным благодаря введению понятия pH – шкалы для измерения кислотности и щёлочности.

Личная жизнь

Соренсен родился в Хавребьерге в 1868 году в Дании в семье фермера. В 18 лет начал обучение в Копенгагенском университете. Он хотел сделать карьеру в медицине, но под влиянием химика Софуса Мадса Йоргенсена решил перейти на химию. Во время учебы на докторскую степень работал ассистентом по химии в лаборатории Технического университета Дании, ассистировал в геологическом обследовании Дании, а также работал консультантом на верфи Королевского военно-морского флота. Работая в лаборатории Карлсберга, он изучал влияние концентрации ионов на белки и, поскольку концентрация ионов водорода была особенно важна, в 1909 году он ввел шкалу pH в качестве простого способа ее выражения. Статья, в которой он представил шкалу (с использованием обозначения ), была опубликована на французском и датском языках, а также на немецком языке, в которой были описаны два метода измерения кислотности, которые Серенсен и его студенты усовершенствовали. Первый метод основан на электродах, в то время как второй включает сравнение цветов образцов и предварительно выбранного набора индикаторов. (Серенсен, 1909). С. 134: "Die Größe der Wasserstoffionenkonzentration und die Bezeichnung für den numerischen Wert des Exponenten dieser Potenz benütze." (Величина концентрации ионов водорода, соответственно, выражается нормальным фактором рассматриваемого раствора, основанным на ионах водорода, и этот фактор записывается в виде отрицательной степени 10. Кстати, как я упоминаю в следующем разделе (см. с. 159), я просто хочу отметить здесь, что я использую название "водородный показатель" и обозначение для численного значения показателя этой степени.) Из сс. 159–160: "Für die Zahl p schlage ich den Namen "Wasserstoffionenexponent" und die Bezeichnung vor. Der Wasserstoffionenexponent einer Lösung ist also der Briggs'sche Logarithmus des Kehrwerts des Normalitätsfaktors der Lösung, verstanden." (Для числа p я предлагаю название "водородный показатель" и обозначение . Под водородным показателем раствора понимается бригасовский логарифм обратной величины нормального фактора раствора, основанного на ионах водорода, и этот фактор записывается в виде отрицательной степени 10). Начиная со с. 139, "4. Meßmethoden zur Bestimmung der Wasserstoffionenkonzentration." (4. Методы измерения для определения концентрации ионов водорода.), Серенсен рассмотрел ряд методов измерения концентрации ионов водорода. Он отверг их все, кроме двух. С. 144: "Es gibt noch zwei Verfahrungsweisen, bzw. die colorimetrische Methode genannt." (Есть еще две процедуры, с помощью которых можно определить концентрацию водорода или гидроксильных ионов в растворе, а именно газометрическое измерение и определение с помощью индикаторов, также называемое электрометрическим или колориметрическим методом.) На сс. 145–146 Серенсен описал электрометрический и колориметрический методы: С. 145: "Die elektrometrische Methode. Wird eine mit Platinschwarz bedeckte Platinplatte in eine wässrige Lösung – saure, neutrale oder alkalische – eingetaucht und wenn die Lösung mit Wasserstoff gesättigt ist, so findet man zwischen der Platinplatte und der Lösung eine Potentialdifferenz, deren Größe von der Wasserstoffionenkonzentration der Lösung abhängt." (Электрометрический метод. Если платиновую пластину, покрытую платиновым черным, погрузить в водный – кислый, нейтральный или щелочной – раствор и если раствор насыщен водородом, то между платиновой пластиной и раствором обнаруживается разность потенциалов, величина которой зависит от концентрации ионов водорода в растворе в соответствии с законом.) С. 145: "Die colorimetrische Methode. Der Umschlag des Indikators bei einer gewöhnlichen Titrierung bedeutet ja, wie bekannt, daß die Konzentration der Wasserstoffionen der vorliegenden Lösung eine gewisse Größe von der einen oder der anderen Seite her erreicht oder überschritten hat." (Колориметрический метод. Изменение цвета индикатора при обычной титровке означает, как известно, что концентрация ионов водорода в данном растворе достигла или превысила определенное значение с одной или другой стороны.) С. 146: "Die Grundlage ist seit langer Zeit bekannt, eine vollständige Reihe Indikatoren mit Umschlagspunkten bei den verschiedensten Ionenkonzentrationen zusammenzustellen." (Основа [колориметрического метода] известна уже давно, но разрозненный материал был впервые тщательно изучен и усовершенствован в определенных аспектах прекрасными исследованиями Ганса Фриденталя [1870–1942] и Эдуарда Зальма, так что им стало возможным собрать полную серию индикаторов с точками переключения при самых разных концентрациях ионов.) На сс. 150 и далее подробно описывается электрометрический метод; и на сс. 201 и далее – колориметрический метод.

Sørensen was born in Havrebjerg Denmark in 1868 as the son of a farmer. He began his studies at the University of Copenhagen at the age of 18. He wanted to make a career in medicine, but under the influence of chemist Sophus Mads Jørgensen decided to change to chemistry. While studying for his doctorate he worked as assistant in chemistry at the laboratory of the Technical University of Denmark, assisted in a geological survey of Denmark, and also worked as a consultant for the Royal Navy Dockyard. While working at the Carlsberg Laboratory he studied the effect of ion concentration on proteins and, because the concentration of hydrogen ions was particularly important, he introduced the pH scale as a simple way of expressing it in 1909. The article in which he introduced the scale (using the notation ) was published in French and Danish as well as in German described two methods for measuring acidity which Sørensen and his students had refined. The first method was based on electrodes, whereas the second involved comparing the colours of samples and a preselected set of indicators. (Sørensen, 1909). From p. 134: "Die Größe der Wasserstoffionenkonzentration und die Bezeichnung für den numerischen Wert des Exponent dieser Potenz benütze." (The magnitude of the hydrogen ion concentration is accordingly expressed by the normality factor of the solution concerned, based on the hydrogen ions, and this factor is written in the form of a negative power of 10. By the way, as I refer [to it] in a following section (see p. 159), I just want to point out here that I use the name "hydrogen ion exponent" and the notation for the numerical value of the exponent of this power.) From pp. 159–160: "Für die Zahl p schlage ich den Namen "Wasserstoffionenexponent" Normalitätsfaktors der Lösung verstanden." (For the number p I suggest the name "hydrogen ion exponent" and the notation By the hydrogen ion exponent of a solution is thus understood the Briggsian logarithm of the reciprocal value of the normality factor of the solution, based on the hydrogen ions, and this factor is written in the form of a negative power of 10). Starting on p. 139, "4. Meßmethoden zur Bestimmung der Wasserstoffionenkonzentration." (4. Methods of measurement for the determination of hydrogen ion concentration. ), Sørensen reviewed a series of methods for measuring hydrogen ion concentration. He rejected all of them except two. From p. 144: "Es gibt noch zwei Verfahrungsweisen, bzw. die colorimetrische Methode genannt." (There are still two procedures by which the hydrogen or hydroxyl ion concentration of a solution can be determined; namely, gas chain measurement and determination by means of indicators, also called the electrometric or colorimetric method.) On pp. 145–146, Sørensen outlined the electrometric and colorimetric methods:

From p. 145: "Die elektrometrische Methode. Wird eine mit Platin schwarz bedeckte Platinplatte in eine wäßerige von der Wasserstoffionenkonzentration der Lösung abhängt.)" (The electrometric method. If a platinum plate that's covered with platinum black is dipped into an aqueous – acidic, neutral, or alkaline – solution and if the solution is saturated with hydrogen, then one finds, between the platinum plate and the solution, a voltage difference whose magnitude depends on the hydrogen ion concentration of the solution according to a law. From pp. 145: "Die colorimetrische Methode. Der Umschlag des Indicators bei einer gewöhnlichen Titrierung bedeutet ja, wie bekannt, daß die Konzentration der Wasserstoffionen der vorliegenden Lösung eine gewisse Größe von der einen oder der anderen Seite her erreicht oder überschritten hat." (The colorimetric method. The sudden change of the indicator during a typical titration means, as is known, that the concentration of hydrogen ions in the solution at hand has reached or exceeded – from one direction or the other – a certain magnitude.) p. 146: "Die Grundlage ist seit langer Zeit bekannt, eine vollständige Reihe Indikatoren mit Umschlagspunkten bei den verschiedensten Ionenkonzentrationen zusammenzustellen." (The basis [of the colorimetric method] has been known for a long time, but the scattered material was first struggled through and perfected at certain points by the beautiful investigations of Hans Friedenthal [1870 1942] and Eduard Salm, so that it became possible for them to assemble a complete series of indicators with transition points at the most varied ion concentrations.) On pp. 150ff, the electrometric method is detailed; and on pp. 201ff, the colorimetric method is detailed.