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

  • 中文名稱
    豐度
  • 類別
    元素

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佔的比例。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

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,按質量計約佔71%;氦次之,約佔27%;其餘元素約合佔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,修斯和尤裏根據地球、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,人們隻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

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%

1000 ppm

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

隻作研究用途

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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