豐度

豐度

元素豐度(abundance of elements)是指研究體系中被研究元素的相對含量,用重量百分比表示,地殼元素的豐度又稱為克拉克值。

基本信息

定義

同位素在自然界中的豐度,又稱天然存在比,指的是該同位素在這種元素的所有天然同位素中所占的比例。豐度的大小一般以百分數表示。人造同位素的豐度為零。
周期表上所列的原子量實際上是各種同位素按豐度加權的平均值,這是因為各種同位素在自然界中往往分布的比較均勻,取平均值計算比較準確。

元素豐度

豐度豐度

即元素的相對含量,是在證認的基礎上根據譜線相對強度或輪廓推算出來的。結果表明,絕大多數恆星的元素豐度基本相同:氫最豐富,按質量計約占71%;氦次之,約占27%;其餘元素約合占2%。這稱為正常豐度。有少數恆星的元素豐度與正常豐度不同,一般說來,這與恆星的年齡有關。
各種元素(或核素)的數密度的相對值。元素的豐度可以用列表法或作圖法給出。在列表或作圖時,通常都把矽(Si)的豐度值取為10,其他核素的豐度值按比例確定。作圖時,通常取核素的質量數為橫坐標,豐度值為縱坐標,用折線或曲線把圖中的點連起來,所得的曲線稱為元素的豐度曲線。它反映元素按質量數的分布規律。

發現歷史

自從1889年F.W.克拉克發表元素在地殼中的平均含量的資料以來,人們已經積累了大量有關隕石、太陽、恆星、星雲等各種天體中元素及其同位素分布的資料。1937年,戈爾德施米特首次繪製出太陽系的元素豐度曲線。1956年,修斯和尤里根據地球、隕石和太陽的資料繪製出更詳細、更準確的元素豐度曲線。1957年,伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾就是以該豐度曲線為基礎,提出他們的核合成假說的。四十年代,人們只知道大多數恆星的化學組成與太陽相似,因而就認為分布在整個宇宙的元素豐度可能是一樣的。但是,後來的研究發現,在不同類型的恆星上,元素的分布有很大的差異。目前,有關元素豐度的資料,主要是太陽系內的天體的,但也有一些其他天體的。1973年,卡梅倫綜合了許多人的工作,繪製了一個更廣泛的太陽系的元素豐度分布圖。
豐度的大小一般以百分數表示。人造同位素的豐度為零。周期表上所列的原子量實際上是各種同位素按豐度加權的平均值,這是因為各種同位素在自然界中往往分布的比較均勻,取平均值計算比較準確。

地殼元素豐度

元素 化學 符號 大陸上地殼 大陸中地殼 大陸下地殼 大陸地殼整體 大洋地殼 年 產量
O 46.60% 47.40% 46% 46.71% 46.1% 100,000,000 噸
Si 27.72% 27.71% 27% 27.69% 28.2% 3,880,000 噸
Al 8.13% 8.20% 8.2% 8.07% 8.23% 15,000,000 噸
Fe 5.00% 4.10% 6.3% 5.05% 5.63% 716,000,000 噸
Ca 3.63% 4.10% 5.0% 3.65% 4.15% 112,000,000 噸 (CaO)
Na 2.83% 2.30% 2.30% 2.75% 2.36% 200,000 噸
K 2.59% 2.10% 1.50% 2.58% 2.09% 200 噸
Mg 2.09% 2.30% 2.90% 2.08% 2.33% 350,000 噸
Ti 0.44% 0.56% 0.66% 0.62% 0.56% 99,000 噸
H 0.14% N/A 0.15% 0.14% 0.14%
P 0.12% 1000ppm 1000 ppm 1300 ppm 1050 ppm 153,000,000 噸
Mn 0.10% 950 ppm 1100 ppm 900 ppm 950 ppm 6,220,000 噸
F 0.08% 950 ppm 540 ppm 290 ppm 585 ppm
Ba
500 ppm 340 ppm 500 ppm 425 ppm 6,000,000 噸
C 0.03% 480 ppm (0.048%) 1800 ppm (0.18%) 940 ppm 200 ppm (0.020%) 8,600,000,000 噸
Sr
370 ppm 360 ppm
370 ppm 137,000 噸
S 0.05% 260 ppm 420 ppm 520 ppm 350 ppm 54,000,000 噸
Zr
190 ppm 130 ppm 250 ppm 165 ppm 7,000 噸
W
160.6 ppm 190 ppm
1.25 ppm (?) 45,100 噸
V 0.01% 160 ppm 190 ppm
120 ppm 7,000 噸
Cl 0.05% 130 ppm 170 ppm 450 ppm 145 ppm
Cr 0.01% 100 ppm 140 ppm 350 ppm 102 ppm 4,000,000 噸
Rb 0.03% 90 ppm 60 ppm
90 ppm 只作研究用途
Ni
80 ppm 90 ppm 190 ppm 84 ppm 1,300,000 噸
Zn 痕量 75 ppm 79 ppm
70 ppm 5,020,000 噸
Cu 0.01% 50 ppm 68 ppm
60 ppm 6,450,000 噸
Ce
68 ppm 60 ppm
66.5 ppm 24,000 噸
Nd
38 ppm 33 ppm
41.5 ppm 7,300 噸
La
32 ppm 34 ppm
39 ppm 12,500 噸
Y
30 ppm 29 ppm
33 ppm 400 噸
N 0.005% 25 ppm 20 ppm
19 ppm 44,000,000 噸
Co 痕量 20 ppm 30 ppm
25 ppm 17,000 噸
Li
20 ppm 17 ppm
20 ppm 39,000 噸
Nb
20 ppm 17 ppm
20 ppm 15,000 噸
Ga
18 ppm 19 ppm
19 ppm 30 噸
Sc
16 ppm 26 ppm
22 ppm 0.50 噸
Pb
14 ppm 10 ppm
14 ppm 2,800,000 噸
Sm
7.9 ppm 6 ppm
7,05 ppm 700 噸
Th
12 ppm 6 ppm
9.6 ppm 31,000 噸
Pr
9.5 ppm 8.7 ppm
9.2 ppm 2400 噸
B 痕量 950 ppm (?) 8.7 ppm
10 ppm 1,000,000 噸
Gd
7.7 ppm 5.2 ppm
6.2 ppm 400 噸
Dy
6 ppm 6.2 ppm
5.2 ppm 100 噸
Hf
5.3 ppm 3.3 ppm
3.0 ppm 50 噸
Er
3.8 ppm 3.0 ppm
3.5 ppm 500 噸
Yb
3.3 ppm 2.8 ppm
3.2 ppm 50 噸
Cs
3 ppm 1.9 ppm
3 ppm 20 噸
Be
2.6 ppm 1.9 ppm
2.8 ppm 364 噸
Sn 痕量 2.2 ppm 2.2 ppm
2.3 ppm 165,000 噸
Eu
2.1 ppm 1.8 ppm
2.0 ppm 400 噸
U
1.8 ppm
2.7 ppm
Ta
2 ppm 1.7 ppm
2.0 ppm 840 噸
Ge
1.8 ppm 1.4 ppm
1.5 ppm 80 噸
Mo 痕量 1.5 ppm 1.1 ppm
1.2 ppm 80,000 噸
As
1.5 ppm 2.1 ppm
1.8 ppm 47,000 噸
Ho
1.4 ppm 1.2 ppm
1.3 ppm 10 噸
Tb
1.1 ppm 0.94 ppm
1.2 ppm 10 噸
Tm
0.48 ppm 0.45 ppm
0.52 ppm 50 噸
Br
0.37 ppm 3 ppm
2.4 ppm 330,000 噸
Tl
0.6 ppm 0.530 ppm
0.850 ppm 30 噸
Sb
0.2 ppm 0.2 ppm
0.2 ppm 53,000 噸
I 痕量 0.14 ppm 0.490 ppm
0.450 ppm 12,000 噸
Cd
0.11 ppm 0.15 ppm
0.15 ppm 13,900 噸
Ag
0.070 ppm 0.080 ppm
0.075 ppm 9950 噸
Hg
0.05 ppm 0.067 ppm
0.085 ppm 8400 噸
Se 痕量 0.05 ppm 0.05 ppm
0.05 ppm 600 噸
In
0.049 ppm 0.160 ppm
0.250 ppm 75 噸
Bi
0.048 ppm 0.025 ppm
0.0085 ppm 6000 噸
Te
0.005 ppm 0.001 ppm
0.001 ppm 215 噸
Pt
0.003 ppm 0.037 ppm
0.005 ppm 30 噸
Au
0.0011 ppm 0.0031 ppm
0.004 ppm 1,400 噸
Ru
0.001 ppm 0.001 ppm
0.001 ppm 0.12 噸
Pd
0.0006 ppm 0.0063 ppm
0.015 ppm 24 噸
Re
0.0004 ppm 0.0026 ppm
0.0007 ppm 4.5 噸
Rh
0.0002 ppm 0.0007 ppm
0.001 ppm 3 噸
Os
0.0001 ppm 0.0018 ppm
0.0015 ppm 0.06 噸
Ir
0.0000003 ppm (?) 0.0004 ppm
0.001 ppm 3 噸

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