Korporatsioon Vironia 1900–2000

Korporatsioon Vironia 1900–2000

Table of Contents
1. [TRÜK=100%] Mälestusi teaduseteelt Erik Kissa	000

Chapter 1. [TRÜK=100%] Mälestusi teaduseteelt Erik Kissa
Alljärgnev on alb2000 toimkonna selle peatüki planeerimise märkmestik. Seda märkmestikku summutatakse kilede valmistamise ajal. (The following is alb2000 editorial-team planning material. This material will be suppressed when alb2000 goes to press.) 
REDIGEERIMISE KROONIKA (VIIMASED ETAPID ETTE):
*20020223T003352Z
 __{t.karmo} pani sisse
   filoloog {p.sarevet}-i keelelised parandused
   __neid oli ysna mitu
     __näiteks floor-i asemel fluor, 
       alakali asemel leelis
     (_filoloog on tehnilise haridusega)   
*20010507T142750Z
  __{tkarmo} tippis provisoorselt, 
    paberile trükitud masinkirja alusel, 
    mis alb2000 arhiivis kannab viitenumbri
    allik_aa__19990719

KVALITEEDIKONTROLLID: 
!_{tkarmo} kontrolligu üldist kainust
  valjusti lugemise abil, ilma originaalita
  __TEHTUD@20010507T213000Z
!_{tkarmo} kontrolligu tippimise korrektsust
  mitte Linux emacs-i ekraanilt vaid jade-i riistaga laotud poognatest, 
  allik_aa__19990719 vastu 

Ülaltoodu on alb2000 toimkonna selle peatüki planeerimise märkmestik. Seda märkmestikku summutatakse plaatide valmistamise ajal. (The foregoing is alb2000 editorial-team planning material. This material will be suppressed when alb2000 goes to press.) 
Minu pikaajalises keemiku karjääris oli mitmeid juhuseid mis minu elukäiku oluliselt suunasid.
Kuna minu isa, vil! Mats Kissa (c. 1906/II), oli keemiainsener, siis oli loomulik, et astusin Tallinna Tehnikaülikooli keemia teaduskonda. Õpingud seal katkesid sõja tõttu ja neid jätkata Saksamaal oli raske. Enamik ülikoole oli varemetes ja praktikumideks vajalikud laboratooriumid olid kivihunnikud. Ringi sõites leidsin, et Karlsruhe ülikool oli ainult osaliselt purustatud. Professor Dvorak kurtis aga, et pole laboratooriumis küllalt kohti isegi endistele Karlsruhe üliõpilastele ja kuidagi ei ole võimalik uusi vastu võtta. Läksin raudteejaama tagasi, aga sõjajärgne raudteeliiklus oli ebakorrapärane ja rong läks alles nelja tunni pärast. Otsustasin ülikooli juurde tagasi minna selle asemel, et raudteejaamas rongi oodata. Seekord läksin prof. Hengleini juurde, kes oli keemilise tehnoloogia professor ja teaduskonna dekaan. Küsimusele, Ja wo kommen Sie denn hier? vastasin, et aus Estland, Reval. Prof. Hengleini nägu läks rõõmsaks: Reval, da habe ich ja mehrere schöne Tage im Goldenen Löwen verbracht. Selgus, et professor oli teel Helsingisse, aga jää tõttu pidi Tallinnas ootama kuni laevaühendus jälle taastati. Jutt hakkas hästi arenema ja kui ma raudteejaama tagasi läksin, olin Karlsruhe üliõpilane.
Tegin oma diplomitöö prof. Hengleini juures pektiinide tootmise üle linast. Kuna minu isal oli linavabrik Abjas, olin ma linaga tuttav. Linakiud on linaluu külge liimitud pektiini sisaldava ainega. Tavaliselt leotatakse linu vees ja ensümaatiline protsess lagundab pektiini, vabastab kiu ja tekitab hapukurgi sarnast haisu. Prof. Hengleini mõte oli pektiin keemiliselt eraldada ja seda kasutada. See läks mul korda ja ma sõin linapektiinist tehtud tarretist, sest katsete jaoks sai margivaba suhkrut ja seda pidi kasutama. Mul on Karlsruhest jäänud palju ilusaid mälestusi.
Peale ülikooli lõpetamist pidin juba alustama oma doktoritööd prof. Hengleini juures, kui Du Pont tundis huvi Karlsruhest keemiku värbamiseks. Kuna mul oli niikuinii kavatsus USA-sse asuda, sattusin Du Pont’i juurde tööle, Jackson laboratooriumi. Intervjuul märgati, et ma olin Saksamaal töötanud IRO haigla laboratooriumis ja seega väikeste ainehulkadega harjunud. Neil oli niisugust keemikut just vaja, et suuri näidiste ja kemikaalide hulki nõudvaid analüüse asendada mikromeetoditega, mis on kiiremad ja vajavad vähem kemikaale.
Tänapäeval on milligrammiliste või isegi mikrogrammiliste ainehulkade analüüs tavaline, aga tol ajal oli see Ameerikas uudne. Ei olnud vaja ainult vastavaid meetodeid arendada, vaid tuli ka inimesi õpetada ja ümber kasvatada. Pisihulkadega töötamine nõuab ääretut täpsust, puhtust ja hoolikust. Minu meetod süsiniku ja vesiniku määramiseks leelismetalle (naatrium, kaalium) sisaldavates ainetes on praegugi üle maailma kasutusel. Varsti oli mul grupp 12 tehnikuga ja direktor oli minu laboratooriumist nii vaimustatud, et tõi oma naise seda vaatama. Kõneles juba suurema vastutusega ametikohast, ilmselt hakkas karjäär suunduma administratiivsuunas. Mul oli aga kindel kavatsus uurimistööd teha.
Jackson laboratooriumis oli tol ajal uurimistööks nõutav doktorikraad. Minu doktoritöö teemaks Delaware ülikoolis prof. Mosher’i juures oli sekundaarsete alkoholide oksüdatsioon peroksüüdidega. Prof. Criege Karlsruhes oli juhtiv teadlane maailmas peroksüüdide alal ja prof. Mosher arvas vist, et ehk jäi mulle sellest midagi külge. Minu doktorikraadi taotlemine nõudis täisajalist töötamist kahes kohas, magamiseks palju aega üle ei jäänud. Loengutega polnud probleemi, neid oli ka õhtul, aga eksperimentaaltöö pidi olema täisajaline. Panin ülikoolis keemilised reaktsioonid õhtul käima, kasutasin selleks automaatset temperatuuri- ja ajakontrolli. Sel ajal, kui ma päeval Du Pont’i juures töötasin, käisid reaktsioonid ülikoolis. Õhtuti töötasin siis hilisööni ülikoolis reaktsiooni tulemuste kallal.
Vanasti oli keemia peahuvi selles, mida ained moodustavad, kui nad reageerivad. Kahekümnenda sajandi viiekümnendatel ja kuuekümnendatel aastatel tekkis aga huvi selle vastu, kuidas reaktsioonid toimuvad, mis vahepeal juhtub ja kuidas elektronid molekulides reaktsioonist osa võtavad. Nii näiteks, arutati kas reaktsiooni vaheproduktid on elektriliselt neutraalsed (radikaalid) või omavad laengu (ioonid).
Prof. Mosher oli Ameerikas kui ka välismaal tuntud ja lugupeetud teadlane. Ta valiti Ameerika Keemiaseltsi presidendiks ja oli külalisprofessoriks Austrias. Tema teooria järgi toimus alkoholide oksüdatsioon iooniliselt, karbooniumiooni kaudu. Ta vaidles konverentsidel ja kirjanduses visalt nendega kes väitsid, et see on hoopis radikaalreaktsioon. Kõik endised Mosher’i doktorandid olid toetanud karbooniumiooni teooriat. Minu katsete tulemused olid aga kooskõlas radikaalteooriaga, oksüdatsiooni reaktsioon toimus ilmselt radikaalide kaudu. Ühe sõnaga, olin sattunud vastasleeri! Ma kaitsesin oma väitekirja edukalt, kuid prof. Mosher oli pettunud. Kuigi kõik mu kursused olid hinnatud straight A, kiitvat sõna ma temalt enam ei kuulnud. Aastaid hiljem korraldati prof. Mosher’ile pensionile mineku puhul austamisaktus. Oma aktusekõnes elule tagasi vaadates ütles prof. Mosher, et ta peab nüüd siiski tunnistama, et karbooniumteooria ei pea paika ja radikaalteooria on õige. Vahetasime mõned sõbralikud ja tühised sõnad, asjalik oli juba öeldud.
Esimene uurimistöö peale doktoritööd oli mootorikütuste alal. Du Pont oli maailma suurim tetraetüültina tootja, mis bensiinis mootori kloppimist ära hoidis. Du Pont’i juhtkond oli aga õigustatult veendunud, et ühel päeval tina kaob bensiinist ära ja karburaator asendatakse sissepritsimise tehnoloogiaga. Seega bensiinilisandid ei pea enam olema lenduvad. Leiti, et liitium (leelismetall naatriumi ja kaaliumi grupis) hoiab ära mootori kloppimist. Liitiumisoolad (karboksülaadid) ei lahustunud aga bensiinis, sadestusid välja. Mõõtsin nende lahustuvust ja leidsin, et orgaaniliste rasvhapete liitiumisoolad (karboksülaadid) puhtal kujul ei lahustu. Nende segu lahustub aga kergesti, aga ainult siis, kui nende süsivesiniku ahel on haruline. Harulised karboksülaadimolekulid ühinevad nii, et nende liitiumiaatomid moodustavad agregaadi (micell’i) tuuma, mis on varjatud süsivesiniku ahelatega.
Ainukene ilma karburaatorita auto sel ajal oli Mercedese võidusõiduauto šassiile ehitatud spordiauto, mille uksed käisid lahti nagu linnutiivad. See oli meie katsemasin ja sõitsin sellega nädalalõppudel ringi liitiumi sisaldava bensiiniga. See auto jäi aga ainulaadseks, teised karburaatoriteta autod tulid alles 20 aastat hiljem. See projekt lõpetati, aga ma olin saanud tuttavaks liitiumi keemiaga ja avaldanud mitu fundamentaalset tööd kolloidsete lahuste kohta.
Järgmine ala oli elektrokeemia orgaaniliste pooljuhtide alal. Leiutasin ühe elektrokroomilise süsteemi, mis elektri abil värvi muudab. Siis suundus mu uurimistöö tekstiilvärvidesse. Uurisin fundamentaalset värvimiseteooriat, tegin mitmeid leiutusi ja sain patente. Tol ajal ilmusid turule reaktiivvärvid, mis keemiliselt puuvillaga ühinevad ja selletõttu pesus püsivad on. Meil oli aga raskusi mõne värvi lahustamisega vees. Mulle tuli siis liitium meelde ja asendasin värvis oleva naatriumi liitiumiga. Värvi lahustuvus suurenes kolm korda! Olin teinud esimesed liitiumi sisaldavad värvid maailmas ja sain patendi. Liitiumivärvide suur lahustuvus tuli kasuks ka paberivärvidele.
Aastaid läks mööda ja ma tegelesin värvide asemel teiste tekstiilkemikaalidega. Ühel päeval tuli mulle kohtukutse. Kaks Du Pont’i keemikut olid patenteerinud liitiumi sisaldavaid paberivärve. Neid kasutati suures hulgas, eriti telefoniraamatu kollaste lehtede värvimiseks. Üks saksa suurfirma kaebas Du Pont’i kohtusse väites, et see patent on kehtetu, kuna leiduri nimed patendil on valed ja mina oleks pidanud olema patendil kui leidur. Mõlemad keemikud olid vahepeal ära surnud. Patendi dokumentides nad olid aga tunnistanud, et ühel koosolekul keegi, kes oli liitiumi sisaldavaid värve valmistanud, andis neile nõu kasutada liitiumi paberivärvides. Nad ei mäletanud aga, kes see oli. Saksa firma arvates ei olnud kahtlust, kust see leiutis tuli, kuna mina olin ainukene, kes sel alal oli liitiumiga töötanud. Du Pont’i advokaat arvas lõpuks, et see patent tuleb uuesti sisse anda minu kui leiduri nimega. Ta kahetses aga, et ei ole summasid nende tuhandete dollarite asendamiseks, mis boonustena vahepeal näilistele leiduritele oli välja makstud. Kõik mis ta teha saab, on osta mulle lõuna. Sõime siis hamburgerit, midagi ma ikkagi sain oma leiutise eest.
Du Pont on üks maailma suurimaid fluorikemikaalide tootjaid. Freoonid külmetusseadmetes, fluori sisaldavad tensiidid ja polümeerid, nagu näiteks Teflon. Tensiidid on pindaktiivsed ained, mis vedeliku pindpinevust vähendavad. Seebid on kõige tavalisemad tensiidid, fluoritensiidid on aga kõige pindaktiivsemad ained. Fluorikemikaalidega töötades kirjutasin ühele kiudude käsiraamatule ülevaate vett ja õli tõukavatest tekstiilkemikaalidest, mida näiteks vihmamantlitel kasutatakse. Hiljem kirjutasin raamatu „Fluorinated surfactants“ mis on ainukene neid supertensiide käsitlev raamat. Raamat leidis head arvustused ja on nüüd üle maailma kasutusel.
Suur elevus tekkis fluoritensiididega kui prof. Taves, Rochesteri ülikoolis, avastas et inimeste veres on kahesugust fluori: anorgaaniline fluoriid loomulikkudest allikatest ja joogiveest, ning orgaaniline fluor, arvatavasti fluoritensiididest. Fluoritensiide kasutatakse ka materjalides millega tarbija kokku puutub, nagu põrandavaha ja majavärvid. Kuna fluoritensiidide pikaajaline mõju inimesele oli teadmata, algas kohe hoogne uurimistegevus. Kõigepealt oli vaja teada, kuidas orgaanilist fluori veres mõõta. Olemasolevad meetodid olid keerukad ja ebatäpsed. Arendasin meetodi mis vere ülikõrge temperatuuriga (2000°C) hapniku-vesiniku leegis (Wickboldi põleti) ära põletab ja fluori fluorvesinikuna kogub. Arendasin ka ülitäpse meetodi (anorgaanilise) fluoriidi määramiseks veres. Katsetamiseks kasutasin omaenda verd, sest see oli puhas ja värskelt saada. Mõõtsime fluori mitmesaja inimese veres, ametnikkudel ja sekretäridel büroodes ning vabrikutöölistel. Leidsime orgaanilist fluori ainult töölistel kes vabrikus fluoritensiididega töötasid. Kuigi fluoritensiid, mida Tefloni tootmisel kasutati, ei näinud väikestes hulkades veres kahjulikku mõju avaldavat, asendasime selle fluoritensiidi uuega, mis ei lendu ja kergelt kehasse ei sattu. Siis oli kineetiline küsimus, kui kaua orgaaniline fluor kehas püsib. Uurisin seda koostöös ühe naissoost bioloogiga, kes rotte doseeris fluoritensiididega ja vere ning organid saatis minu laboratooriumi analüüsiks ja tulemuste tõlgitsemiseks. Avaldasime selle töö trükis ja oli juba aeg seda lõpetada, sest bioloog hakkes unes rotte nägema.
Suur uudis tekstiiltööstuses oli sel ajal durable press, mis võimaldab riiet kortsumata pesumasinas pesta. Paha omadus oli aga see, et rasvaplekke oli peaaegu võimatu välja pesta. Selle puuduse lahendamiseks tuli leiutada uued tekstiilkemikaalid – Soil Release. Tegin sel alal fundamentaalset uurimistööd, mis äratas rahvusvahelist tähelepanu. ÜRO-st tuli kutse töötada Indias Attira tekstiiluurimisinstituudis tehnilise eriteadlasena. Töötasin seal kaks talve. Mul oli seal isegi doktorand Ahmedabadi ülikooli juures, kelle tööd ma hiljem kirjateel juhatasin. Nädalalõppudel reisisin ringi ja tegin pilte fotonäitustele. India oma värviküllastes sarides naistega on fotograafi paradiis.
Hiljem ÜRO korraldas Hiinas Šanghai instituudis kursuse tekstiilvärvimise teooria alal. Mina õpetasin katiooniliste värvide teooriat ja värvimismenetlusi. Mulle järgnesid kaks professorit Inglismaalt Leedsi ülikoolist. Paar aastat hiljem saatis ÜRO minu Lõuna-Koreasse sealse riikliku tehnoloogia instituudi juurde, kus ma töötasin kolm kevadet. Esitasin seal loenguid ja kavandasin värvide uurimislaboratooriumi, mis tänapäevani edukalt töötab. Kõige südamelähedasem oli aga kutse Tallinna Tehnikaülikoolis tekstiilkeemia loenguid esitada.
Viimati uurisin riidepleekimise teooriat ja vaipade kaitset määrdumise vastu. Enamik värvilisi toiduaineid ja jooke sisaldavad sünteetilisi värve, mis on nagu loodud nailoni värvimiseks. Du Pont tõi turule Stainmaster vaiba, mille põhilise teooriaga ma tegelesin. Seda plekivaba süsteemi teha läks aeg ajalt raskemaks, sest plekitõrjele lootes osteti heledamad vaibad. Peamine probleem oli kohv. Ma olin aastakümneid kohvi joonud, aga ei teadnud ikkagi, mis selles joogis on ja kuidas ta vaipa või riiet määrib. Tavaline arvamine on, et tahked osakesed kohvis pleki teevad. Filtreerisin kohvi läbi väga peenikese (0,2 mikromeetrit) filtri ja kohvi plekk oli sama tume kui enne. Selgus, et kohvi röstimise ajal happed ja süsivesikud kohvis moodustavad polümeerid (oligomeerid) mis hõlpsasti nailoni ja villa kiudude külge jäävad. Avaldasin oma uurimistöö kohvi üle trükis ja kirjeldasin ühes teises artiklis kuidas plekkide nähtavust vaibal kvantitatiivselt mõõta.
Oli mööda läinud 42 aastat päevast mil Du Pont’i juurde tööle asusin. Olin jõudnud teadusliku teenistusredeli ladvikusse (Research Chemist, Senior Research Chemist, Research Associate, Senior Research Associate ja lõpuks Research Fellow). Minu nimel oli 11 USA patenti, surem arv välismaa patente, üle 60 teadusliku artikli, mitu raamatut ja mitmeid raamatupeatükke. Kui kirjastaja New Yorgis tegi jälle ettepaneku raamatu kirjutamiseks, otsustasin, et on aeg pensionile minna. Raamatuid töö kõrval kirjutada oli olnud raske ja Du Pont võimaldas mulle ka edaspidi nende raamatukogusid kasutada. Töötasin vahetevahel ka konsultandina. Raamat pealkirjaga „Dispersions“ sai valmis neli aastat hiljem ja otsustasin siis teistkordselt pensionäriks hakata. Ühel päeval tuli aga kirjastaja New Yorgist mind külastama. Minu raamatul „Fluorinated surfactants“ oli juba kolm trükki ara müüdud ja oli vaja uut väljaannet – mitte ainult uuendatud, vaid laiendatud. Uue raamatu pealkirjaks on „Fluorinated surfactants and repellants“. Selle raamatu kallal töötan praegu.