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dissoziierte Atome
0
Dissoziations-
energie
H-H
H-D
D-D
4.73
Moleküle leichter Iso-
tope brechen einfacher aus-
einander, da die dazu benö-
tigte Energiemenge geringer
ist. Dies ist hier am Beispiel
des Wasserstoffs gezeigt.
Nach O'Niel (1986).
Interatomarer Abstand
Neben der bisher besprochenen
Gleichge-
wichtsfraktionierung
gibt es auch eine
kine-
tisch gesteuerte Fraktionierung
, bei der beide
Reaktionspartner kein Gleichgewicht errei-
chen. Der bei der
Verdunstung von Wasser
ent-
stehende Dampf hat beispielsweise eine andere,
leichtere Isotopenzusammensetzung als das zu-
gehörige Wasser, da leichtere Moleküle natür-
lich leichter in die Dampfphase übergehen als
schwerere bzw. sich dort leichter bewegen kön-
nen. Ein isotopisch homogenes Fluidreservoir
wird dadurch in einen leichteren Dampf und
ein schwereres Residualwasser aufgetrennt
(Abb.4.74).Hierhandeltessichumeinenteil-
weise kinetisch getriebenen Prozess, da sich
zwischen Dampf und Wasser bei Luftfeuchtig-
keiten unter 100 % kein vollständiges Gleichge-
wichteinstellt.DerDampfentferntsich-auf-
grund seiner geringeren Dichte und aufgrund
seiner kinetischen Energie - von der Phasen-
grenze, wobei sich leichtere Moleküle schneller
entfernen, denn es gilt:
E
kin
=
1
⁄
2
mv
2
,unddie
kinetischeEnergieallerMoleküleistbeikon-
stanter Temperatur gleich. Wenn also die Mas-
sen unterschiedlich sind, so müssen bei kon-
stanterEnergieauchdieGeschwindigkeiten
unterschiedlich sein: Leichtere Moleküle haben
höhere Geschwindigkeiten. Somit werden sie
derRückreaktioneherentzogenalsdieschwe-
ren Moleküle und reichern sich daher im Gas
an. Dasselbe geschieht übrigens auch bei Diffu-
sionsprozessen durch semipermeable Membra-
neninFlüssigkeiten.
Betrachten wir die Fraktionierung bei der Re-
aktion
H
2
O (Wasser) = H
2
O (Wasserdampf)
ein wenig genauer. Folgende sechs Spezies kön-
nen eine Rolle spielen: H
2
18
O (Molekülmasse
20), HD
16
O (19), H
2
16
O (18), HD
18
O (21), D
2
18
O
(22) und D
2
16
O(20),wobeiinderNaturnurdie
ersten drei tatsächlich wichtig sind. Wäre die
Isotopenfraktionierung beim Verdunsten von
Wasser nun rein kinetisch gesteuert, so hinge
ihr Ausmaß also lediglich von dem Verhältnis
19/18 für H zu 20/18 für O ab und würde bei
0 % Luftfeuchtigkeit 32,5 ‰ für O und 16,6 ‰
für H betragen. Die tatsächlich beobachtete
