VSMOW – Das „reinste“ Wasser der Welt

Wasser ist nicht gleich Wasser.

Standards sind notwendig, um weltweit vergleichbare Messungen etc. durchführen zu können. So verhält es sich auch bei der hochpräzisen Temperaturmessung. Die beiden internationalen Temperaturskalen, also die Celsius-Skala (0,01°C) und die Kelvin-Skala (273,16 K), werden über den Wassertripelpunkt definiert. Der Wassertripelpunkt ist demnach der wichtigste Fixpunkt der Internationalen Temperaturskala von 1990 (ITS-90). Denn hier treffen die Celsius- und Kelvin-Skala bei 611,657 Pa aufeinander. Der Wassertripelpunkt ist jedoch nur reproduzierbar darstellbar und kann heute mit kleinsten angebbaren Messunsicherheiten von 0,07mK zertifiziert werden, da die Zusammensetzung des verwendeten Wassers genau festgelegt wurde.

Das in den Wassertripelpunkt-Zellen verwendete Reinstwasser wurde 1968 durch die Internationale Atomenergieorganisation (IAEO) mit Sitz in Wien als Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW) definiert. Es wurden Referenzwerte für die Wasserstoff- und Sauerstoff-Isotopenverhältnisse festgelegt, die sich an der Zusammensetzung von Ozeanwasser orientieren. VSMOW ist heutzutage ein weltweit anerkannter und angewandter Isotopenstandard für Wasser. Die IAEO bewahrt stets eine bestimmte Menge dieses Referenzreinstwassers auf.

Bereits vor 1968 gab es Bestrebungen ein reines Wasser zu definieren, um es als Laborstandard einzusetzen. Ausschlaggebend für diese Bestrebungen ist die Tatsache, dass die Wassermoleküle, die aus unterschiedlichen Wasserstoff- und Sauerstoffisotopen zusammengesetzt, unterschiedlich schwer sind. So können, je nach Isotopenzusammensetzung des Wassers, verschiedene Siedepunkte gemessen werden.

In Vorgänger-Modellen des VSMOW wurden als Referenzwerte geschmolzener Schnee und auch schon Ozeanwasser verwendet. Als erstes definierten Forscher des US-amerikanischen Staatsinstitut U.S. National Bureau of Standards, das heutige NIST, die Zusammensetzung von Ozeanwasser als Standard Mean Ocean Water (SMOW).

„In guten Wasser-Destillationsapparaten kann die Isotopen-Zusammensetzung des Reinstwassers beeinflusst werden,“ berichtete John P. Tavener (Geschäftsführer Isothermal Technology Ltd [Isotech]) in seinem Vortrag über den Betrieb einer ITS-90 Wassertripelpunkt-Referenz mit ±2µK und die Beurteilung von 100 Wassertripelpunktzellen, die in der Zeit zwischen 2001 und 2006 hergestellt wurden.

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 ist beschrieben in: Supplementary Information for the International Temperature Scale of 1990. BIPM 1997, ISBN 92-822-2111-3