Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Оригинальный контейнер VSMOW (тогда он назывался SMOW-1 ), собранный Хармоном Крейгом.

Венская стандартная средняя океаническая вода ( VSMOW ) - это изотопный стандарт для воды. Несмотря на название, VSMOW - это чистая вода, не содержащая солей или других химикатов, обнаруженных в океанах. Стандарт VSMOW был обнародован Международным агентством по атомной энергии (базируется в Вене) в 1968 году, и с 1993 года продолжает оцениваться и изучаться МАГАТЭ вместе с Европейским институтом стандартных образцов и измерений и Американским национальным институтом стандартов и технологий.. Стандарт включает как установленные значения стабильных изотопов, обнаруженных в воде, так и калибровочные материалы, предоставленные для стандартизации и межлабораторных сравнений инструментов, используемых для измерения этих значений в экспериментальных материалах.

Обозначение « вода океана» относится к молекулам воды, собранным непосредственно из океана, а не из других точек водного цикла (например, дождя, снега, речной или озерной воды). Вода из разных точек водного цикла содержит молекулы с различным соотношением изотопов из-за незначительных различий, вызываемых изотопами в скорости испарения и конденсации. VSMOW не является стандартом для морской воды , которая помимо молекул воды содержит другие молекулы. Свежая дистиллированная вода VSMOW используется для высокоточных измерений физических свойств воды и для производства лабораторных стандартов.

До определения VSMOW в качестве ориентиров использовались средние значения воды в океане и талого снега. Эти условные обозначения были уточнены в 1960-х годах стандартизированным определением стандартной средней океанической воды (SMOW). Национальное бюро стандартов США (ныне Национальный институт стандартов и технологий , NIST) разработало физические стандарты воды для глобального использования. Однако физическая целостность стандартов США оказалась под вопросом. Использование стандарта SMOW было прекращено. [1]

VSMOW - это повторная калибровка исходного определения SMOW, созданная в 1967 году Хармоном Крейгом и другими исследователями из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, которые смешивали дистиллированные воды океана, собранные из разных точек по всему миру. VSMOW остается одним из основных используемых сегодня эталонов изотопной воды , который используется как для изотопов водорода, так и для кислорода.

Состав [ править ]

Изотопный состав воды VSMOW определяется как отношение молярного содержания рассматриваемого редкого изотопа к его наиболее распространенному изотопу и выражается в частях на миллион (ppm) . Например, 16 O (наиболее распространенный изотоп кислорода с восемью протонами и восемью нейтронами) примерно в 2632 раза более распространен в морской воде, чем 17 O (с дополнительным нейтроном). Изотопные отношения воды VSMOW определяются следующим образом:

  • 2 H / 1 H = 155,76 ± 0,1 частей на миллион (соотношение 1 часть на примерно 6420 частей) [2]
  • 3 H / 1 H = 1,85 ± 0,36 × 10 -11  частей на миллион (соотношение 1 часть на приблизительно 5,41 × 10 16 частей, игнорируется для работ, связанных с физическими свойствами)
  • 18 O / 16 O = 2005,20 ± 0,43 частей на миллион (соотношение 1 часть на приблизительно 498,7 частей) [3]
  • 17 O / 16 O = 379,9 ± 1,6 частей на миллион (соотношение 1 часть на приблизительно 2632 части)

Хотя каждая молекула воды ( H
2O ) содержит два атома водорода и один атом кислорода, состав VSMOW дан в атомах и не зависит от изотопных комбинаций в молекулах. Конкретные комбинации молекул не влияют на свойства VSMOW, и на самом деле молекулы в образце воды быстро и непрерывно обмениваются атомами. [4]

Использование в температурных стандартах [ редактировать ]

Международный Комитет мер и весов , указанных в 2005 году [5] , что определение кельвин температурной шкалы будет относиться к воде с составом номинальной спецификации VSMOW. [6] Это решение было одобрено в 2007 г. Резолюцией 10 23-го ГКБМ. [7] Это фактически определило тройную точку VSMOW, равную 273,16 K и 0,01 ° C.

Начиная с переопределения основных единиц СИ в 2019 году , кельвин определяется в терминах постоянной Больцмана , что делает определение полностью независимым от свойств воды. Тройная точка теперь имеет измеренное значение, а не определенное значение. Определенное значение для постоянной Больцмана было выбрано таким образом, чтобы измеренное значение тройной точки было идентично ранее определенному значению в пределах точности современной метрологии .

Очень чистый, тщательно дистиллированный VSMOW по-прежнему играет важную роль в производстве эталонных эталонов для высокоточных измерений температуры . Из-за различий в изотопном составе пробы воды из разных источников могут иметь небольшие различия в физических свойствах, включая тройную точку, плотность, точку кипения и давление пара. Снег, речная вода и дождевая вода, которые представляют собой недавно испарившуюся океанскую воду, имеют тенденцию обедняться более тяжелыми изотопами водорода и кислорода, что влияет на тройную точку. Ячейки эталона температуры, заполненные водой неправильного изотопного состава, могут вызвать ошибку в несколько сотен микрокельвин в измеренной тройной точке.

См. Также [ править ]

  • Свойства воды

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хорнбергер, Джордж М. (1995). «Новые руководящие принципы рукописи для представления данных о стабильных соотношениях изотопов водорода, углерода и кислорода» . Исследование водных ресурсов . 31 (12): 2895. Bibcode : 1995WRR .... 31.2895H . DOI : 10.1029 / 95WR02430 .
  2. ^ Hagemann, R; Nief, G; Рот, Э (1970). «Абсолютная изотопная шкала для дейтериевого анализа природных вод. Абсолютное соотношение D / H для SMOW 1». Теллус . 22 (6): 712-715. DOI : 10.1111 / j.2153-3490.1970.tb00540.x .
  3. ^ Baertschi, P (1976). «Абсолютное содержание 18O в стандартной средней океанской воде». Письма о Земле и планетах . 31 (3): 341-344. DOI : 10.1016 / 0012-821X (76) 90115-1 .
  4. ^ Смит, Джаред Д .; Кристофер Д. Каппа; Кевин Р. Уилсон; Рональд С. Коэн; Филипп Л. Гейслер; Ричард Дж. Сайкалли (2005). «Единое описание температурно-зависимых перестроек водородных связей в жидкой воде» (PDF) . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 102 (40): 14171–14174. Bibcode : 2005PNAS..10214171S . DOI : 10.1073 / pnas.0506899102 . PMC 1242322 . PMID 16179387 .   
  5. ^ Международный комитет мер и весов (CIPM) (2005-10-10). «Уточнение определения кельвина, единицы термодинамической температуры РЕКОМЕНДАЦИЯ 2 (CI-2005)» (PDF) . Международное бюро Poids et Mesures (BIPM) . BIPM . Проверено 1 января 2021 . Международный комитет мер и весов (CIPM) [...] решает, что определение кельвина относится к воде с определенным изотопным составом.
  6. ^ (669 kB PDF) Отчет CIPM 2005 Архивировано 2 ноября 2006 г., на Wayback Machine См. Стр. 235 документа (стр. 107 PDF) для разъяснения определения кельвина, единицы термодинамической температуры. Принятие CIPM стандарта VSMOW было основано на рекомендации Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) в их публикации Atomic Weights of the Elements: Review 2000 (IUPAC Technical Report) , JR de Laeter et al. , Чистая и прикладная химия, 75 , выпуск 6, стр. 683–799.
  7. ^ http://www.bipm.org/en/CGPM/db/23/10/

Внешние ссылки [ править ]

  • Международное агентство по атомной энергии - МАГАТЭ
  • ITS-90 - Шведский национальный исследовательский и испытательный институт
  • ИТС-90 - Омега Инжиниринг
  • Институт океанографии Скриппса
  • Датчики температуры - хранилище информации
  • Научные данные о воде - лондонский университет Саут-Бэнк