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丰度

丰度即元素丰度(abundance of elements),又称天然存在比。是指研究体系中被研究元素的相对含量,用重量百分比表示,地壳元素的丰度又称为克拉克值

同位素在自然界中的丰度,又称天然存在比,指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。丰度的大小一般以百分数表示。人造同位素的丰度为零。

周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值,这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀,取平均值计算比较准确。

自从1889年F.W.克拉克发表元素在地壳中的平均含量的资料以来,人们已经积累了大量有关陨石、太阳、恒星、星云等各种天体中元素及其同位素分布的资料。1937年,戈尔德施米特首次绘制出太阳系的元素丰度曲线。1956年,修斯和尤里根据地球、陨石和太阳的资料绘制出更详细、更准确的元素丰度曲线。1957年,伯比奇夫妇、福勒霍伊尔就是以该丰度曲线为基础,提出他们的核合成假说的。四十年代,人们只知道大多数恒星的化学组成与太阳相似,因而就认为分布在整个宇宙的元素丰度可能是一样的。但是,后来的研究发现,在不同类型的恒星上,元素的分布有很大的差异。目前,有关元素丰度的资料,主要是太阳系内的天体的,但也有一些其他天体的。1973年,卡梅伦综合了许多人的工作,绘制了一个更广泛的太阳系的元素丰度分布图

丰度的大小一般以百分数表示。人造同位素的丰度为零。周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值,这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀,取平均值计算比较准确。

即元素的相对含量,是在证认的基础上根据谱线相对强度或轮廓推算出来的。结果表明,绝大多数恒星的元素丰度基本相同:氢最丰富,按质量计约占71%;氦次之,约占27%;其余元素约合占2%。这称为正常丰度。有少数恒星的元素丰度与正常丰度不同,一般说来,这与恒星的年龄有关。

各种元素(或核素)的数密度的相对值。元素的丰度可以用列表法或作图法给出。在列表或作图时,通常都把硅(Si)的丰度值取为10,其他核素的丰度值按比例确定。作图时,通常取核素的质量数横坐标,丰度值为纵坐标,用折线或曲线把图中的点连起来,所得的曲线称为元素的丰度曲线。它反映元素按质量数的分布规律。

元素

化学

符号

大陆上地壳

大陆中地壳

大陆下地壳

大陆地壳整体

大洋地壳

产量

O

46.60%

47.40%

46%

46.71%

46.1%

100,000,000 吨

Si

27.72%

27.71%

27%

27.69%

28.2%

3,880,000 吨

Al

8.13%

8.20%

8.2%

8.07%

8.23%

15,000,000 吨

Fe

5.00%

4.10%

6.3%

5.05%

5.63%

716,000,000 吨

Ca

3.63%

4.10%

5.0%

3.65%

4.15%

112,000,000 吨 (CaO)

Na

2.83%

2.30%

2.30%

2.75%

2.36%

200,000 吨

K

2.59%

2.10%

1.50%

2.58%

2.09%

200 吨

Mg

2.09%

2.30%

2.90%

2.08%

2.33%

350,000 吨

Ti

0.44%

0.56%

0.66%

0.62%

0.56%

99,000 吨

H

0.14%

N/A

0.15%

0.14%

0.14%

P

0.12%

1000ppm

1000 ppm

1300 ppm

1050 ppm

153,000,000 吨

Mn

0.10%

950 ppm

1100 ppm

900 ppm

950 ppm

6,220,000 吨

F

0.08%

950 ppm

540 ppm

290 ppm

585 ppm

Ba

500 ppm

340 ppm

500 ppm

425 ppm

6,000,000 吨

C

0.03%

480 ppm (0.048%)

1800 ppm (0.18%)

940 ppm

200 ppm (0.020%)

8,600,000,000 吨

Sr

370 ppm

360 ppm

370 ppm

137,000 吨

S

0.05%

260 ppm

420 ppm

520 ppm

350 ppm

54,000,000 吨

Zr

190 ppm

130 ppm

250 ppm

165 ppm

7,000 吨

W

160.6 ppm

190 ppm

1.25 ppm (?)

45,100 吨

V

0.01%

160 ppm

190 ppm

120 ppm

7,000 吨

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 吨

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 吨

Zn

痕量

75 ppm

79 ppm

70 ppm

5,020,000 吨

Cu

0.01%

50 ppm

68 ppm

60 ppm

6,450,000 吨

Ce

68 ppm

60 ppm

66.5 ppm

24,000 吨

Nd

38 ppm

33 ppm

41.5 ppm

7,300 吨

La

32 ppm

34 ppm

39 ppm

12,500 吨

Y

30 ppm

29 ppm

33 ppm

400 吨

N

0.005%

25 ppm

20 ppm

19 ppm

44,000,000 吨

Co

痕量

20 ppm

30 ppm

25 ppm

17,000 吨

Li

20 ppm

17 ppm

20 ppm

39,000 吨

Nb

20 ppm

17 ppm

20 ppm

15,000 吨

Ga

18 ppm

19 ppm

19 ppm

30 吨

Sc

16 ppm

26 ppm

22 ppm

0.50 吨

Pb

14 ppm

10 ppm

14 ppm

2,800,000 吨

Sm

7.9 ppm

6 ppm

7,05 ppm

700 吨

Th

12 ppm

6 ppm

9.6 ppm

31,000 吨

Pr

9.5 ppm

8.7 ppm

9.2 ppm

2400 吨

B

痕量

950 ppm (?)

8.7 ppm

10 ppm

1,000,000 吨

Gd

7.7 ppm

5.2 ppm

6.2 ppm

400 吨

Dy

6 ppm

6.2 ppm

5.2 ppm

100 吨

Hf

5.3 ppm

3.3 ppm

3.0 ppm

50 吨

Er

3.8 ppm

3.0 ppm

3.5 ppm

500 吨

Yb

3.3 ppm

2.8 ppm

3.2 ppm

50 吨

Cs

3 ppm

1.9 ppm

3 ppm

20 吨

Be

2.6 ppm

1.9 ppm

2.8 ppm

364 吨

Sn

痕量

2.2 ppm

2.2 ppm

2.3 ppm

165,000 吨

Eu

2.1 ppm

1.8 ppm

2.0 ppm

400 吨

U

1.8 ppm

2.7 ppm

Ta

2 ppm

1.7 ppm

2.0 ppm

840 吨

Ge

1.8 ppm

1.4 ppm

1.5 ppm

80 吨

Mo

痕量

1.5 ppm

1.1 ppm

1.2 ppm

80,000 吨

As

1.5 ppm

2.1 ppm

1.8 ppm

47,000 吨

Ho

1.4 ppm

1.2 ppm

1.3 ppm

10 吨

Tb

1.1 ppm

0.94 ppm

1.2 ppm

10 吨

Tm

0.48 ppm

0.45 ppm

0.52 ppm

50 吨

Br

0.37 ppm

3 ppm

2.4 ppm

330,000 吨

Tl

0.6 ppm

0.530 ppm

0.850 ppm

30 吨

Sb

0.2 ppm

0.2 ppm

0.2 ppm

53,000 吨

I

痕量

0.14 ppm

0.490 ppm

0.450 ppm

12,000 吨

Cd

0.11 ppm

0.15 ppm

0.15 ppm

13,900 吨

Ag

0.070 ppm

0.080 ppm

0.075 ppm

9950 吨

Hg

0.05 ppm

0.067 ppm

0.085 ppm

8400 吨

Se

痕量

0.05 ppm

0.05 ppm

0.05 ppm

600 吨

In

0.049 ppm

0.160 ppm

0.250 ppm

75 吨

Bi

0.048 ppm

0.025 ppm

0.0085 ppm

6000 吨

Te

0.005 ppm

0.001 ppm

0.001 ppm

215 吨

Pt

0.003 ppm

0.037 ppm

0.005 ppm

30 吨

Au

0.0011 ppm

0.0031 ppm

0.004 ppm

1,400 吨

Ru

0.001 ppm

0.001 ppm

0.001 ppm

0.12 吨

Pd

0.0006 ppm

0.0063 ppm

0.015 ppm

24 吨

Re

0.0004 ppm

0.0026 ppm

0.0007 ppm

4.5 吨

Rh

0.0002 ppm

0.0007 ppm

0.001 ppm

3 吨

Os

0.0001 ppm

0.0018 ppm

0.0015 ppm

0.06 吨

Ir

0.0000003 ppm (?)

0.0004 ppm

0.001 ppm

3 吨


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