Vienna Standard Mean Ocean Water

Das Vienna Standard Mean Ocean Water, abgekürzt VSMOW, wurde 1968 durch die Internationale Atomenergieorganisation (IAEO) als Standard für (Reinst-)Wasserproben definiert, der sich aus Referenzwerten für die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse ergibt, die sich an der Zusammensetzung von Ozeanwasser orientieren. Sehr sauberes (destilliertes) VSMOW-Wasser wird demnach für Bestimmungen der physikalischen Eigenschaften von Wasser mit höchsten Anforderungen verwendet und dient als Laborstandard.

Zuvor wurden Ozeanwasser und geschmolzener Schnee als Referenzpunkte genutzt. Diese Werte wurden in den 1960er Jahren durch die Definition von Standardozeanwasser (SMOW oder Standard Mean Ocean Water) weiter verfeinert. Das damalige U.S. National Bureau of Standards (heute National Institute of Standards and Technology) erstellte, ebenso wie heute zum Beispiel die deutsche Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, zwar bereits Wasserstandards zum internationalen Gebrauch, allerdings kamen schnell Zweifel bezüglich der Einhaltung der eigenen Vorgaben auf.

VSMOW ist eine weitere Feinabstimmung der ursprünglichen SMOW-Definition und wurde 1967 durch Forscher an der Institution of Oceanography erstellt, die Destillate von Ozeanwässer verschiedener Orte der Welt mischten. Mittlerweile ist VSMOW ein weltweit anerkannter und vielbenutzter Isotopenstandard für Wasser.

Motivation

Die Notwendigkeit für einen Wasserstandard ergibt sich daraus, dass destilliertes Wasser nicht überall gleich ist. Trotz der ständigen Mischungsprozesse auf der Erde (Regen, Ozean-, Schmelz-, Flusswasser, usw.) werden durch kontinuierliche Verdampfungsprozesse bestimmte Isotope an- und abgereichert. Die Ursache dafür ist, dass die aus unterschiedlichen Wasserstoff- und Sauerstoffisotopen zusammengesetzten Wassermoleküle unterschiedlich schwer sind und daher unterschiedlich leicht verdampfen. Für isotopenreine Wässer ließen sich auch unterschiedliche Siedepunkte bestimmen, die um mehrere 100 µK voneinander abwichen. Dadurch ist zum Beispiel Regenwasser (und damit auch Gletschereis und das meiste Grundwasser) etwas ärmer an schwereren Isotopen. Der Tritiumanteil im Wasserstoff, also auch im Wasser, entsteht allerdings durch Höhenstrahlung und zerfällt dann mit einer Halbwertszeit von rund 12 Jahren. Daher ist dieser bei Regenwasser relativ groß, während er in Grundwasservorräten gegen 0 sinken kann. Für die meisten Messungen an VSMOW spielt er keine Rolle.

Zusammensetzung von VSMOW

Die Zusammensetzung von VSMOW wird durch die molaren Anteile der jeweiligen Isotope der einzelnen Elemente (Wasserstoff und Sauerstoff) festgelegt, wobei sich die Angaben der Isotopenverhältnisse immer auf das jeweils häufigste Isotop des Elements beziehen. Die Zusammensetzung von VSMOW wurde definiert zu:

²H / ¹H = 155,76 ±0,1 ppm (entspricht ungefähr einem Anteil von 1/6420)

³H / ¹H = 1,85 ±0,36 × 10⁻¹¹ ppm (entspricht ungefähr einem Anteil von 1/5,41 × 10¹⁶, er kann meistens vernachlässigt werden)

¹⁸O / ¹⁶O = 2005,20 ±0,43 ppm (entspricht ungefähr einem Anteil von 1/498,7)

¹⁷O / ¹⁶O = 379,9 ±1,6 ppm (entspricht ungefähr einem Anteil von 1/2632)

Zum Beispiel ist ¹⁶O (das häufigste Sauerstoffisotop mit acht Protonen und acht Neutronen) etwa 2632 Mal öfter in Ozeanwasser vorhanden als ¹⁷O (mit neun Neutronen).

Eigenschaften von VSMOW

Höchste Dichte: 999,97495 kg/m³ bei 277,134 K bzw. 3,984 °C
Dichte von Eis am Schmelzpunkt: 916,8 kg/m³
Schmelzpunkt: 0,002519 °C bzw. 273,152519 K
Tripelpunkt: 0,01 °C (per Definition des Grad Celsius) bzw. 273,16 K (per Definition des Kelvin) bei 611,657 Pa
Siedepunkt bei 101,325 kPa: 373,1339 K bzw. 99,9839 °C (99,974 °C bei Benutzung der ITS-90)
molare Masse: 18,015268 g/mol

Siehe auch

Weblinks