pH-paperi, pH-liuska, pH-lappu, kusilappu. Rakkaalla(?) lapsella monta nimeä. Monilla varmaankin on jonkinlainen, sumuinen muistikuva koulun kemian tunneilla näytetyistä ja käytetyistä mystisistä väriä vaihtavista lappusista. Näitä lappuja käytetään siis vesiliuosten happamuuden arvioimiseen, mutta mitä ne oikeastaan ovat ja mihin ne todellisuudessa soveltuvat?
Koulusta se vahinko lähtee liikkeelle…
Tavanomainen kouluissa käytetty pH-paperi, joilla pystyy mittaamaan pH-arvoja 1-14 välillä, on ihan paperia, joka on kyllästetty eri indikaattoriaineiden seoksella. Indikaattoreiksi voidaan nimittää sellaisia yhdisteitä, joiden väri vesiliuoksessa vaihtuu pH-arvon muuttumisen myötä. Kuulostaa kätevältä, mutta kun asiaa tarkemmin ajattelee, niin mitä sillä tiedolla tekee? Kun pH-luku muuttuu yhdellä kokonaisluvulla, niin itse happamuus tosiasiassa muuttuu kymmenkertaisesti. Näinollen tavanomaisella pH-paperilla tehtävä mittaus on erittäin epätarkka. Olisiko vastaava tarkkuus sopiva esimerkiksi lämpötilan tai nopeuden mittaamiseen? Kuulostaisiko tarkalta, jos ulkolämpötilan arvioidaan olevan esim. 10-100 astetta celciusta, ehkä?
…Se jatkuu myös työelämässä…
Metalliteollisuudessa käytetään käsittääkseni melko yleisesti ”ammattikäyttöön” tarkoitettuja pH-papereita, joilla pH-mittaus tehdään 0,3 yksikön välein jollain rajatulla alueella, esim. 7,9-9,8. Työstönesteitä mitattaessa pH olisi tarpeen tietää 0,1 yksikön tarkkuudella, jotta voidaan tehdä tosiasiallinen arvio nesteen kunnosta. Alle 8,7 pH:n emulsioliuoksissa on riski, että bakteerikasvusto alkaa lisääntymään kunnolla ja kun se kerran alkaa, niin sitä ei saa enää pH:ta nostamalla tapettua, ainakaan niin, että emulsio säilyisi käyttökelpoisena. Jopa jotkut työstönesteiden myyjät, jotka tekevät asiakkailleen seurantaa oheispalveluna, käyttävät näitä paperimittauksia asiakkaiden nesteitä mitattaessa. Tälle mikkihiirikemialle ollaankin vähän kemistien kesken naureskeltu. Mutta nauru loppuu, kun asiaa miettii vähän tarkemmin.
…Ja sitten sokea johdattaa sokeaa
Erityisen huonoa tästä toiminnasta tekevät juuri myyjien paperimittaukset, sillä asiakkaat eivät todennäköisesti kohtaa muita työstönesteasiantuntijoita kuin myyjät ja siten he eivät osaa odottaa tai vaatia parempaa seurantamittausta, jos eivät ole sellaisen olemassaolosta tai vaikutuksista tietoisia. Enkä tarkoita tällä, että metalliväki olisi jotenkin takapajuista vaan, että kun sitä tietoa (edes tiedon olemassaolosta) ei ole aina selkeästi tarjolla. Mutta kuka sitä tietoa jakelisi ja kellä sitä on? Tietenkin pH-paperiarvonnan suorittaminen on verrattain helppoa. Sehän siinä miellyttää. Kastaa vaan lapun nesteeseen ja ”lukee” tuloksen. Ei tarvitse kalibroida mittaria tai osata säilyttää ja käyttää mitään laitetta oikein. Eikä etenkään tarvitse kellekään opettaa mitään. Voi vain olla ”asiantuntija” ja myhäillä. Eikä kukaan kysele mitään, myy vaan lisää lappuja. Ihanaa.
Tuloksissa on eroja
Mutta miten se tulos sitten, kuinka todellinen se on? Jos kaikki on tehty oikein, se vastaus piilee silti noin 0,3 pH-yksikön sisällä. Se 0,3 yksikköä tarkoittaa käytännössä kaksinkertaista eroa pitoisuudessa. Ja entä jos ei olekaan tehty kaikkea oikein? Miten on valaistus tai lämpötila, onko lappu vielä märkä, onko mitattavassa nesteessä väriä, joka häiritsee, onko odotettu tarpeeksi, että indikaattori vaihtanut kokonaan väriä, onko mittaaja kenties värisokea? Nämä kaikki tekijät vaikuttavat myös ja vieläpä hyvin raskaasti.
Onhan sähköisissä pH-mittareissakin virherajat, jotka voivat olla esimerkiksi ±0,1-0,02 yksikköä riippuen yleensä siitä, että kuinka paljon haluaa panostaa laitteeseen. Noin 200 eurolla (kirjoitushetkellä) saa laitteen, jonka virherajat jäävät ±0,05 pH-yksikön rajoihin, mikä on mielestäni riittävä tarkkuus emulsion seurantaan. Tässä täytyy myös ottaa huomioon se tosiasia, että tulosta ei tarvitse ”tulkita”, vaan voidaan lukea numerot laitteen näytöltä. Sähköinen pH-mittari vaatii ajoittaista kalibrointia ja oikeanlaista säilytystä, jotta se toimisi oikein. Toisaalta lappuja joutuu aina ostamaan lisää ja ne todennäköisesti useimmissa koneistamoissa määränsä vuoksi kustantaisivat enemmän kuin pH-mittarin kalibrointi- ja säilytysliuokset per vuosi. Eli lopulta suuremmat juoksevat kulut selkeästi huonommista mittauksista.
Ympäristö- ja työturvallisuussäädösten nojalla monia työstönesteissä käytettyjen bakteerien kasvua hillitsevien ainesosien käyttöä on rajoitettu ja rajoitetaan yhä, joten työstöneste-emulsion pH-arvon seuranta ja ylläpito on yhä tärkeämpää, jotta bakteeriston kasvaminen emulsiossa saataisiin estettyä ja emulsio saataisiin siten kestämään mahdollisimman pitkään. Menetelmänä pH- paperi on huonoimpia käsin titraamisen ja liuoksen maistamisen ohella. Seurantaan panostaminen on varsin edullista verrattuna turhiin muljunvaihtoihin töineen ja aineineen, jos kerran yhden muljutynnyrin hinnalla saa useita hyviä mittareita. Eikä tarvitse arvailla.