Mis ühendab superhappeid, molekulide tasakaalumänge, erakordselt väikeste ainekoguste „ülesleidmist“ ja mõõtmist keerulistes objektides? Vastus on: analüütiline keemia. See keemiaharu, mida sageli peetakse kuivaks ja numbrikeskseks, on täis intellektuaalset elegantsi, milles kohtuvad loogika, täpsus ja looduse peente mehhanismide mõistmine. Just selle valdkonna üheks tipptegijaks on Ivo Leito – Tartu ülikooli analüütilise keemia professor, kelle töö ulatub happe-aluse tasakaalude uurimisest kuni keemiliste mõõtmismeetodite arendamise ja metroloogiani.

Professor Ivo Leito teadustee sai alguse 1990. aastatel, mil ta asus Tartu ülikoolis keemiat õppima. Oma doktoritöö keskendas ta Brønstedi happe-aluse tasakaaludele eri keskkondades – teema, mis on tema teadustöö tuumaks tänapäevani. Ta on uurinud, kuidas molekulide happelisus ja aluselisus sõltuvad struktuurist, keskkonnast ja viimasel ajal ka faasidevahelisest piirpinnast ning kuidas neid teadmisi saab rakendada keemiliste protsesside täpsemaks mõistmiseks ja ennustamiseks.

Ent tema teadustöö ei piirdu teooriaga. Ivo Leito on ka keemilise mõõtmise usaldusväärsuse valvur – mees, kes teab, mida tähendab analüüsi täpsus ja miks korrektselt hinnatud mõõtemääramatus on keemiku sõber, mitte vaenlane. Selles intervjuus heidame pilgu keemia nähtamatule telgitagusele ning uurime, miks on analüütiline keemia tähtis mitte ainult laborites, vaid kogu ühiskonnas alates keskkonnaseirest kuni ravimianalüüsini.

Analüütiline keemia võib paista kitsalt tehniline valdkond, ent teie töö viitab sügavamale mõõtmisfilosoofiale. Kirjeldage palun analüütilise keemia ilu keemiakaugele inimesele.

Kitsamalt võttes on analüütiline keemia selline distsipliin, mis tegeleb ainete ja objektide koostisega – kui palju milleski midagi sees on, millest meid ümbritsevad asjad üldse koosnevad, millistest aatomitest, molekulidest, ioonidest jne. Laiemalt võib analüütilist keemiat võtta ka kui igat sorti keemilise mõõtmise distsipliini, kus ei määrata ainult koostisi ja sisaldusi, vaid ka näiteks seda, millises tasakaalus on ainete esinemisvormid mingis keskkonnas, kui kiiresti kulgevad reaktsioonid jne.

Kui ilu kategoorias rääkida, siis minu arust on analüütilise keemia üks võlusid ja ilu see, et väga suur osa analüüsimeetoditest tegeleb objektides ja materjalides üliväikeste ainekoguste määramisega. Kui võtta hästi lihtne näide – joogivesi –, siis on vaja määrata seal sisalduvate toksiliste elementide, näiteks plii, sisaldus. Selliste elementide sisaldus joogivees on rangelt reguleeritud, neid tohib joogivees olla vaid väga väheses koguses. Näiteks Euroopa Liidu normide järgi võib liitris joogivees pliid olla 10 mikrogrammi (1 mikrogramm on üks miljondik grammi). Aga tänapäeva analüüsimeetodid saavad hõlpsasti kätte ka kuni sada korda väiksemad ainete sisaldused, näiteks ka 0,1 mikrogrammi pliid liitri kohta on üsna hõlpsasti tuvastatav. Jäädes plii näite juurde, siis võib edasi küsida, et kuhu need erinevad kontsentratsioonid viivad, millest nad meile kõnelevad, siis iga plii iooni kohta selles vees on umbes 500 000 000 000 (500 miljardit) vee molekuli. Seega otsib analüüsimeetod nende vee molekulide vahelt, kus see plii ennast seal peidab. Vee molekulidega on veel lihtne, sest vee molekulid ja plii ioonid on väga-väga erinevad ja analüüsimeetodid oskavad „sundida“ pliid „end näitama“, nn analüütilist signaali andma, samal ajal kui veemolekulid püsivad „vagusi“, mistõttu on plii ioonid joogivees hõlpsasti avastatavad.

Keerulisuse mõttes kraad kangem olukord on see, kui meil on vaja näiteks mingis koguses lihas määrata üliväikeses sisalduses veterinaarravimite jääke. Erinevalt joogiveest on lihas taustsüsteemina väga palju keemilisi aineid, kusjuures märkimisväärses koguses võib olla ka selliseid aineid, mis on meie poolt otsitava ainega sarnased. Ja kui siis analüüsimeetod sunnib otsitavat ainet end näitama, kipuvad end näitama ka paljud muud ained ja võib olla päris raske aru saada, kas signaal tekib otsitavast ainest või mõnest muust. See on mõneti suisa imelugu, kuidas tänapäeva analüüsiaparaadid (mida muidugi toetavad targasti üles ehitatud metoodikad) suudavad kõigest hoolimata sellisest ülikeerulisest molekulaarsüsteemist täpselt õiged molekulid üles leida, need tuvastada ja nende kontsentratsiooni ära mõõta.

Analüütiline keemia on suurepärases sümbioosis peaaegu kõikide teiste loodusteaduslike distsipliinidega – paljude teiste keemia valdkondade, samuti füüsika, keskkonna- ja materjaliteaduse, meditsiini jm valdkondadega. Analüütiline keemia annab teistele loodusteaduslikele distsipliinidele väga palju sisendandmestikku tegemaks mitmesuguseid järeldusi, loomaks mudeleid, jätkamaks arendustööd jne.

Samal ajal rakendavad analüütilises keemias kasutatavad mõõtmisseadmed ise nendesamade kõrvadistsipliinide – eeskätt füüsika ja materjaliteaduse – eesliiniteaduse tippsaavutusi. Näiteks massispektromeeter, millega neidsamu veterinaarravimite jääke lihas määratakse, on, kui emotsionaalselt öelda, kohe üks imemasin.

Kas võib siis analüütilist keemiat nimetada ka matemaatiliseks keemiaks?

Minu arvates võiks selline termin nagu „matemaatiline keemia“ tähistada keemiavaldkonda, mis ei vaja eksperimenti. Või siis täpsemalt, vajab eksperimenti oma tulemuste kontrolliks või hindamiseks, aga mitte tulemuste endi saamiseks. Näiteks arvutuskeema või kvantkeemia, kus suurte kvantkeemiliste mudelite abil arvutatakse ainete omadusi, või siis kemomeetria, kus suurte andmehulkadega tegeletakse, võiksid ehk olla nimetatud matemaatilise keemia aladeks. Aga analüütiline keemia annab eelnimetatutele eksperimentaalse sisendi, mille alusel nad saavad oma tulemusi kontrollida. Nii et analüütilise keemia olemuslik substants on vahetult seotud eksperimendiga, mitte ainult matemaatilise arvutusega.

Teie doktoritöö juhendaja oli akadeemik Ilmar Koppel (1940–2020), kelle peamised uurimisvaldkonnad olid superhapete ja superaluste molekulaardisain, happe-aluse tasakaal ning happelisuse ja aluselisuse andmete rakendamine keemiliste protsesside interpreteerimisel ja ennustamisel, mis on ka teie tegevuse kirjeldamise märksõnadeks. Kas loete ennast tema õpilaseks ja koolkonna jätkajaks?

Ütleme siis nii, et olin noorena ülisuure õnnega koos, et ma sellise imelise inimese juhendamise alla sattusin. Mul on temast siiamaani ainult kõige soojemad mälestused ja suurima auga kuulun tema koolkonna edasiviijate sekka. Arendan praegu päris suurel määral edasi neid teemasid, mille akadeemik Ilmar Koppel omal ajal oli avanud.

Eestis küll nii suurt keemiatööstust, mis meie riigile rikkust tooks, kahjuks ei ole. Aga kui oleks, siis teie professuur oleks neile vist üks põhilisi akadeemilisi partnereid, teie tegevusest võib leida ju ka tugeva annuse rakenduslikkust.

Jah, kindlasti. Eestis küll suuri keemiatööstuse ettevõtteid tõesti ei ole, kuid siin on keskmise suurusega ja väiksemaid peenkeemia, farmaatsia ning biomeditsiini valdkonnas tegutsevaid ettevõtteid ja nende ettevõtete inimesed suhtlevad meiega, eriti kolleeg Koit Herodesega (analüütilise keemia kaasprofessor – toim) ja kasutavad meie aparaate regulaarselt. Nii et meil on side tööstusega täitsa olemas. Peale keemiatööstuse pöörduvad meie poole sageli ka teiste tööstuse valdkondade esindajad.

Ma ütleksin isegi nii, et mitmed uurimissuunad, millega meie tegeleme, on välja kasvanud ettevõtete ja asutuste väga reaalsetest vajadustest. Üks meie prominentsemaid koostööpartnereid, kes ei ole küll tööstusest, on kõikvõimalikud kultuuriväärtustega tegelevad asutused. Kultuuriväärtuste analüüsi uurimissuund tekkiski meil selletõttu, et kultuuriväärtuste hoidmise ja haldamisega tegelevad asutused tundsid suurt huvi mitmesuguste kunstiväärtuste proovide analüüsi vastu, millega me neid ka aitasime. Nüüd juhib meil kolleeg Signe Vahur (analüütilise ja füüsikalise keemia kaasprofessor – toim) kogu seda uurimissuunda ja teeb ulatuslikku koostööd kõigi kultuuriväärtuste säilitajatega üle Eesti.

Kõikide teaduste alusdistsipliinid arenevad, me teame võrratult rohkem ümbritseva maailma kohta kui näiteks sajand või ka pool sajandit tagasi. Keemiliste ainete omaduste uuringute eesliinil seisab just nimelt analüütiline keemia. Alates sellest ajast, kui Mendelejev umbes poolteist sajandit tagasi väidetavalt unenäost inspiratsiooni saanuna perioodilisuse süsteemi tabeli kujul järjestas, on meie teadmised väga palju täienenud. Kui palju me teame praegu meid ümbritsevate keemiliste ainete kohta rohkem kui näiteks pool sajandit tagasi ja millega analüütilise keemia eesliiniteadus nüüd tegeleb?

Ikka väga palju rohkem teame. Ja tõesti on ka korrektne väita, et meid ümbritsevate ainete ja objektide koostiste uurimine ongi paljude-paljude põlvkondade analüütiliste keemikute töövili. Teatakse, millest koosneb puit ja klaas ja kivim, metallid, muld jne. Ütleksin nii, et meid ümbritseva, nt joogivesi, klaas, mahl, puit või mõni metallisulam, põhikomponentide määramine ei ole tänapäeval enam otseselt teaduslik küsimus, põhimõtteliselt on see rutiinanalüüs.

Toon mõned näited, kus toimub meie valdkonnas eesliinitegevus.

Üks neist on see, mis toimub üliväikestes objektides või nende osades, eriti bio-objektides, näiteks elusraku sees. Eriti nii, et saaks elusraku sees määrata mingite ainete tekkimist või kadumist ja et rakk elab selle uurimise käigus, mitte ei sure ära. Teda ei tohi ära lõhkuda. Reeglina tuleb selliseid uuringuid teha optiliste meetoditega. Nii et analüütilise keemia eesliiniteadus tegeleb näiteks üliväikestes objektides üliväikeste ainekoguste määramise ja mõõtmisega.

Järgmine analüütilise keemia eesliini suund on piirpinnad. Võtame jällegi sellesama joogivee. Ilmneb, et vee struktuur ja koostis on piirpinnal, mis puutub vahetult kokku õhu või anumaga võrreldes vee n-ö üldise massiga, vägagi erinev. Tuleb välja, et väga olulised protsessid toimuvadki just piirpindadel. Samal ajal on piirpinna analüütiline uurimine keeruline, sest piirpinna maht on ime-imepisike.

Kolmas oluline analüütilise keemia uurimissuund on nn autonoomne analüüs „kohapeal“. Näiteks kui meil on vaja määrata mõne järve vee keemiline koostis, siis klassikaliselt toimub see nii: sõidame järve juurde, võtame sealt proovi, tuleme tagasi laborisse ja siis teostame vajalikud mõõtmised. See on kallis ja aeglane, sest sisaldab transporti ja sellega seotud kulu. Pealegi on saadud tulemus ka ajaliselt ja ruumiliselt piiratud: tulemus saadakse ainult ühe ajahetke kohta ja ainult selle järve ühest kohast. Praegu on üha süvenev suund selline, et luuakse järjest rohkem tarku sensoreid, mis pannakse kusagile loodusse, ja mis seal 24/7 muudkui mõõdavad ning edastavad mobiil- või satelliitside teel tulemused sinna, kuhu vaja. Näiteks on kogu maailmameri selliseid mõõtmispoisid täis. Ka Vaikse ookeani keskel, kus inimesi tuhandete kilomeetrite kaugusel ei ole, ka seal tehakse selliseid mõõtmisi.

Neljanda süveneva suunana tooksin välja inimeste tervisega seotud keemilise analüüsi. Järjest rohkem arendatakse nutikaid seadmeid ja neid juhtivat tarkvara, nii et inimene saab ise kodus, ilma arsti juurde minemata, pidevalt mõõta oma tervislikku seisundit ja olla oma olukorraga jooksvalt kursis. Kõik me harjusime hiljuti möödunud pandeemia käigus ise oma organismis koroonaviiruse olemasolu mõõtma, samuti on ammu olemas kodus kasutatav veresuhkru analüsaator diabeedi seisundi jälgimiseks ja ka näiteks rasedustest, kui nimetada tuntumaid. Kuid analüütilise keemia eesliini uurimisgrupid üle maailma tegelevad väga intensiivselt sellega, et inimeste käsutusse jõuaks järjest rohkem selliseid lokaalseid ja arstist sõltumatuid koduseks kasutuseks mõeldud analüütilisi instrumente. Üldistades võib ütelda, et meditsiin on hiiglaslik keemiliste analüüside tarbija. Sageli ei osata seda teadvustada.

Kui palju loomingulisust pakub analüütiline keemia või on kõik rangelt matemaatiliselt determineeritud ja interpretatsioon pole lubatud?

On loomingulisust! Väga palju oleneb sellest, millise meetodiga minna probleemi lahendama. Kui teoksil on mõned eriti rasked või vastutusrikkad mõõtmised, siis selleks et saada usaldusväärne tulemus, lähenetakse protsessile sageli nii, et teostatakse sama aine või omaduse mõõtmisi eri meetoditega. Loomingulisus väljendub selles, milliseid meetodeid mõõtmiseks kasutada, milliseid parameetreid eri mõõtmismeetodite optimeerimiseks rakendada jne. Kui tulemus pole rahuldav, siis tuleb tegevust korrata, vajadusel uute parameetritega. Kuid mingist hetkest hakkab selles protsessis loomingulisus vähenema kuni selleni, et kaob üldse ära. Kui meil on andmed olemas ja need andmed on adekvaatsed ning usaldusväärsed (ka selle kontrollimiseks on olemas meetodid), siis sealt edasi lõpptulemuse välja arvutamine on tõepoolest suuresti matemaatiline ja selle käigus ei ole loomingulisus enam võimalik.

Millised on teie soovitused? Kuidas parandada keemia õpetamist koolides, kuidas teha see aine paeluvamaks?

Ühest küljest võttes ei ole mina sellele küsimusele väga hea vastaja, sest minu kooliskäimise ajal 1980ndatel, nagu keemiat toona koolis õpetati, juba siis oli see mulle äärmiselt paeluv ja huvitav aine. Mul oli ka väga hea õpetaja – Odette Lillemägi. Seetõttu otsustasingi minna edasi ülikooli keemiat õppima. Ja mis ma ülikoolis avastasin? Et keemia osutus veel huvitavamaks kui ma sisimas olin lootnud.

Oma laste kaudu olen mõnevõrra kursis, kuidas praegu koolides keemiat õpetatakse ja minu arust on keemia õpetamine läinud palju „mahlakamaks“ võrreldes minu kooliskäimise ajaga. Praegu on keemia õpetamine ja selle ülesanded suuremas kooskõlas ning puutumuses meid ümbritseva eluga. Ma ei saa kuidagi öelda, et keemiat õpetataks koolis halvasti või vastuvõetute tase, kes meile tulevad, oleks kuidagi kehvake – ei, see ei ole nii.

Ei saa ka öelda, et see aine, eriti viimastel aastatel, oleks ebapopulaarne. Näen, et see sõnum, mida ühiskonnas ja eriti ettevõtjate poolt väljendatakse – minge õppima reaalaineid, minge õppima tehnilisi erialasid, kui tahate endale kindlustada hea töökoha –, on noortele hakanud kohale jõudma. Võtsin selle intervjuu tarbeks välja meie Tartu ülikooli sisseastumisstatistika. Praegu on meil nii korraldatud, et bakalaureuse tasemel saab sisse astuda keemia-füüsika-materjaliteaduse ühisõppekavale ja alles hiljem toimub spetsialiseerumine vastavalt tudengite soovile, seega keemiat saab ikka ja jätkuvalt Tartu ülikoolis bakalaureuseastmes õppida, lihtsalt vastuvõtt toimub läbi ühisõppekava. Mida need vastuvõetute arvud näitavad: 2020 – 68, 2021 – 66, 2022 – 76, 2023 – 85, 2024 – 106. Ei ole ju halb trend!

Väga tubliks abiks sellise olukorra kujunemisel on olnud kooliõpilaste erialaolümpiaadide pidev korraldamine. Tartu ülikool on kaasatud nende olümpiaadide ettevalmistamisse ja läbiviimisse. Sageli toovad Eesti gümnasistid ka rahvusvahelistelt olümpiaadidelt koju häid tulemusi.

Ja parim, mida saab reaalainete propageerimiseks teha, on saade „Rakett 69“. Minu arust on see üks paremini kulutatud teaduse populariseerimise raha üldse. Viimase peal tehtud ja läbi viidud saade, millel on väga reaalsed positiivsed tulemused.

Analüütiline keemia seisab sageli suurte ühiskondlike otsuste taga alates keskkonnaseirest kuni toiduohutuseni, rolli meditsiinis juba mainisite. Meile võib ELi rohekokkulepe meeldida või mitte, kuid trend on pöördumatu – uued efektiivsemad tehnoloogiad ja ärimudelid peavad turule tulema ja nende taga seisavad suuresti just sellise tausta ja pädevusega inimesed, nagu teie olete.

Eks analüütilised keemikud, paljud füüsikud jt aitavad seirata atmosfääri ja meid ümbritsevat keskkonda, kuid kui meie oleme oma töö teinud ja andmed kätte saanud ning tõlgendanud, siis edasine protsess on juba poliitilise tasandi oma. Liigume tõesti efektiivsuse suunas, kuid minu arvates, kui me räägime inimese tervisest või looduse jätkusuutlikkusest, siis kusagil tuleb efektiivsusele ehk siis odavuse püüetele piir ette. Olen nõus, et kogu selles protsessis, mis sisaldab nii toiduohutust, uusi energeetilisi lahendusi, ökoloogiat kui ka paljut muud, selles kõiges on analüütilise keemia roll väga suur.

Millises keemia valdkonnas Tartu ülikool endale maailmas nime on teinud, milles ollakse siin autoriteet ja teiste poolt tunnustatud?

Mõned sellised keemia valdkonnad tõesti on. Ka meie grupis on üks valdkond, kus üle maailma räägitakse erialaspetsialistide seas, et näed, Tartu grupp on teinud seda ja teist asja. Oleme selles valdkonnas autoriteetsed ning teatud määral standardite kehtestajad. Selleks valdkonnaks on hapete ja aluste tugevuste (nn pK_a väärtuste) mõõtmised, eriti mittevesilahustes, s.t sellistes keskkondades, mille põhikomponent ei ole vesi. See on selline mõõtmise tüüp, kus me ei räägi mitte niivõrd ainete sisalduse mõõtmisest, kuivõrd ainete omaduste mõõtmisest. Meie poolt läbi viidud hapete ja aluste tugevuste mõõtmine mittevesilahustes ja neis koostatud „skaalad“ ning andmestikud on praegu maailmas aktsepteeritud kui standard. Me saame pidevalt üle maailma e-kirju uurimisgruppidelt, kellest varem pole midagi kuulnudki, et näete, me oleme siin välja töötanud sellise katalüsaatori, mille happelisus on tema toimimiseks väga oluline, kas te saaksite ära mõõta selles või teises keskkonnas selle aine happelisuse. Nii et selles valdkonnas on Tartu kõva nimi.

Veel üks valdkond, mille võib välja tuua, on keemiliste mõõtmiste mõõtemääramatuse hindamine, eeskätt selle õpetamine. Me õpetame mõõtemääramatust veebikursusena igal aastal alates 2014. aastast. Seega üle kümne aasta ja viimastel aastatel registreerib sinna kursusele rohkem kui tuhat osalejat aastas umbkaudu sajast riigist. Tõsi, neist lõpetab kursuse edukalt umbes kolmandik, nagu see veebikursustega kipub olema. Nii et see on teine valdkond, kus meil on üle maailma tugev reputatsioon ja saame samuti pidevalt kirju ja palveid meile tundmatutest ülikoolidest ja laboritest, et näete, meil on siin selline mõõtmise usaldusväärsuse küsimus ja me ise ei suuda kuidagi seda lahendada. Nii et jah, mõne konkreetse teema puhul on Tartu ülikooli keemikud üle maailma tuntud.

Olite 2015. aastal Eesti aasta õppejõud ja 2022. aastal Tartu ülikooli aasta õppejõud loodus- ja täppisteaduste valdkonnas. Millist rolli mängib õpetamine teie kui teadlase identiteedis? 

Mulle õpetamine väga meeldib. Ja kindlasti on tudengite õpetamine suur tükk kogu minu tööst. Mis mulle õpetamise juures tõesti sümpaatne on, on järjepidevus. See eristub selgelt projektipõhisusest, kus teed mingil kindlal ajaperioodil ära mingi kindla asja ja siis eemaldud sellest. Noortega töötamine, neile asjade ära seletamine ja siis kuulamine, kui hästi nad aru on saanud – see arendab ka ennast eristama olulist ebaolulisest. Sunnib ennast panema selgitusi niisugusesse sõnastusse, et neist oleks võimalik hästi aru saada. Lõppkokkuvõttes aitab see kõik ka teaduse tegemisele kõvasti kaasa. Suur rõõm on ka sellest, et vahel saavad nendest üliõpilastest noored kolleegid.

Kuidas üldse on teadussüsteemis võimalik uute kolleegide tulek, uute inimeste sisenemine teadussüsteemi?

On ikka võimalik, aga tõsi ta on, et rahastuse kättesaadavus määrab väga palju. Rahastus on konkurentsipõhine, seda on raske saada ning peame väga suure vaeva ja energia grandikirjutamisse suunama. Neil uurimisgruppidel, mis on kõva rahvusvahelise tasemega, hoiab grupijuht enamasti mitut rauda tules. Seega, kui mõni grant jääb ka saamata, ei vii see kohe grupi kokkukukkumiseni. Ja ega teadusgrupid tööta ju ka vaakumis, vaid ikka kindlates struktuuriüksustes, kus on vähemalt mingil määral finantsvõimekust toetada mõnda aega neid gruppe, kellel parasjagu granti ei ole. Sellegipoolest, olukord on keeruline ja minusuguste grupijuhtide üks kohustus on see, et peame vaeva nägema, kui teadussüsteemi siseneb noor kolleeg, et ta ei oleks kohe ebakindlusele ja raskustele täiel määral eksponeeritud. Millalgi on nendega kokkupuutumine paratamatu, aga nii kaua kui ta on veel noor ja arenev, peab ta saama võimalikult täielikult keskenduda enda arendamisele ja oma ande õitsema puhkemisele.

Olete aastast 2024 koostöörühma JCGM Working Group on the Expression of Uncertainty in Measurement (JCGM-WG1:GUM) liige. Millega seal tegelete, millised on väljundid ühiskonnale?

Selles tegevuses on suisa kaks seotud töögruppi. Üks on see, mida küsimuses mainisite ja teine on Euroopa Analüütilise Keemia Organisatsiooni Eurachem mõõtemääramatuse ja metroloogilise jälgitavuse töögrupp. Need kaks töötavad paralleelselt ja nende põhiväljundiks on juhendmaterjalid. Nendele juhendmaterjalidele toetuvad tuhanded laborid nii Euroopas kui ka kogu maailmas. Mina olen seotud nendes gruppides selle osaga, kus tegeletakse mõõtemääramatusega. Lihtsustatult öeldes tähendab see seda, et kui on esitatud mingi mõõtmise või analüüsi tulemus, siis kuidas sinna juurde arvutada ja esitada info, kui täpne ja usaldusväärne see tulemus on. Seda iseloomustabki mõõtemääramatus ja mõõtemääramatust saab konkreetse mõõtmise jaoks välja arvutada, aga see arvutamine ei ole lihtne. See ongi see, miks neid juhendmaterjale, samuti eelmainitud veebikursust tarvis on, et laborid nende arvutuste tegemisega hakkama saaksid.

Vahel käib standardite kehtestamise üle suur poliitiline mäng. Kas teised suured mõjukeskused, nt USA ja Hiina, arvestavad analüütilises keemias Euroopa standardeid? Kas siin mingi kukepoks kah käib?

Vahel käib, aga mõõdukalt. Seda enam et see JCGM on ülemaailmne organisatsioon ja seal lepitakse kõiges kokku teaduslikel alustel, kaasatud on spetsialistid üle maailma. Pigem ei käi seal vaidlused riigipiiride pidi, vaid sektorite vahel. On sektoreid, kus asju nähakse veidi teistmoodi. Näiteks ravimite analüüs on sektor, kus on omad eripärad ja see toob aeg-ajalt kaasa ka vaidlusi.

Eurachem on küll Euroopa organisatsioon, aga Eurachem’i juhendid on täiesti apoliitilised ja samal ajal väga praktilised. Seepärast neid ka kasutatakse laialdaselt üle maailma. Need juhendid on olenemata maailmajaost spetsialistidele abiks saamaks kvaliteetseid tulemusi.

Olete ka aastast 2020 Tartu ülikooli esindaja Euroopa metroloogiavõrgustikus „Climate and Ocean Observation“. Millega seal tegelete?

See ühendab tervet võrgustikku laboratooriume, kus mõõdetakse parameetreid, mida okeanograafidel on tarvis. Meie kompetentsid selles ühenduses puudutavad neid töösuundi, mis sisaldavad pH ehk happelisuse ja lahustunud hapniku kontsentratsiooni mõõtmisi. Me oleme ühe hiljuti lõppenud teadusagentuuri grandi raames pH mõistet laiendanud ja loonud mõõtevõimekuse sellise parameetri nagu üldistatud pH (ingl unified pH) jaoks. See üldistatud pH defineerib happelisuse selliselt, et on rakendatav mis tahes keskkonnas, mitte ainult vesilahustes. Näiteks merevesi kui vesilahus on tänu suurele soolade sisaldusele oma olemuselt väga eriline ja selle soolasuse tõttu on merevees pH-d tavapärasel moel raske mõõta. Seetõttu mõõdetakse merevees pH-d enamasti teistmoodi, kui enamikus muudes objektides, sh magevees. Meie pikem plaan on üritada ühendada merevee pH mõõtmine ülejäänud taustsüsteemiga, kuidas toimub pH mõõtmine mujal. Praeguse olukorra probleem on selles, et eri mõõtmiskeskkondades saadud pH mõõtmiste tulemused ei ole omavahel võrreldavad.

Mis puudutab lahustunud hapniku sisalduse mõõtmist, siis meie grupi liige, teadur Irja Helm on loodud nii kõrge täpsusega lahustunud hapniku mõõtmise meetodi, et oleme selle omal ajal avaldanud teaduskirjanduses kui maailmas kõige täpsema. Selle puhul on ehk huvitav teada, et maailmameres on nn surnud tsoonid, kus peaaegu üldse pole hapnikku. Selline surnud tsoon leidub ka Läänemere teatud piirkonnas, kus hapniku sisaldus on väga vähene ja seetõttu ka elutegevus minimaalne.

Lööte kaasa koondprojektis „Jätkusuutliku rohevesiniku ja energiatehnoloogia tippkeskus“.

Selle koondprojekti alla on koondatud üle Eesti kümmekond uurimisgruppi, kes ühel või teisel moel panustavad moodsa energeetika lahendustesse. Meie grupi suund, mis seal esindatud on, on happed ja alused ning nendest tekkivad ioonid ehk siis elektrolüüdid. Elektrolüüdid on maru olulised elektrokeemiliste vooluallikate ja voolusalvestite jaoks. Uudsete elektrolüütide arendamine on seal konkreetselt meie grupi panus.

Teil on praegu ka teadusagentuuri personaalne grant „Happelisuse mõõtmine faaside piirpindadel“.

Nagu ma enne põgusalt mainisin, erinevad vedelike pinnad keemiliselt märkimisväärselt üldisest vedeliku massist. Kuna vedeliku sisemuse ehk massi molekulide arv on hiiglama suur võrreldes vedeliku pinnal olevate molekulide arvuga, siis on pinnal toimuvat võrdlemisi raske uurida. On välja selgitatud, et hapete-aluste käitumine vee pinnal on teistsugune kui vee sisemuses. Sõna pind võib siin tähendada vesi-õhk piirpinda, vesi-tahkis piirpinda, sh näiteks nii klaasi kui ka plastiga ja samuti vee piirpinda teiste vedelikega, näiteks mingite õlide või rasvadega.

Me üritame luua moodust, kuidas saaks usaldusväärselt mõõta pH-d nendel piirpindadel. Ja võib öelda, et see on üldse üks julgemaid ja riskantsemaid projekte, mis meie grupis on olnud. See on kogu maailma teadlastele paljuski tundmatu maa. Selle teema kohta on avaldatud omajagu artikleid, mille põhjal võib üldistavalt öelda, et kõik möönavad, et tegu on segase olukorraga ja täit selgust ei ole, kuidas neid mõõtmisi adekvaatselt teostada. On tehtud eksperimente, mis on andnud vastuokslikke tulemusi. Seega ei ole siiamaani valdkonna spetsialistidel piirpinna pH mõõtmiseks konsensuslikku meetodit, mida laialdaselt aktsepteeritaks, et just see meetod annab õige tulemuse. Meie soovime niisuguse meetodi välja arendada.

Kus sellist asja vaja läheb? Kas või näiteks atmosfääri ja kliima uurimisel. Atmosfääris toimuvad aerosooli piiskades ja nende pindadel väga tähtsad keemilised reaktsioonid. Ja on andmeid, et põhiline keemiline aktiivsus toimub aerosoolitilkade pinnal, mitte tilkade sisemuses. Samuti on selgunud, et hapete ja alustega seotud protsessid ehk prootoni ülekande protsessid tilga pinnal on väga-väga olulised. Nende protsesside kõige tähtsam suunaja on omakorda pH. Meie seda uurimegi, kuidas saaks piirpinna pH-d korrektselt mõõta. See võimaldaks kogu valdkonnas jõuda praeguse segase olukorra selginemiseni.