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丰度

(地球化學術語)

鎖定
丰度,是指一種化學元素在某個自然體中的重量佔這個自然體總重量的相對份額(如百分數)。 [1] 
丰度表示方法主要分為重量丰度、原子丰度和相對丰度。
中文名
丰度
外文名
abundance of elements
全    稱
元素丰度
意    義
研究體系中被研究元素的相對含量
學    科
地球化學
見載刊物
《生物化學與分子生物學名詞》 科學出版社
公佈時間
2008年 [4] 

丰度定義

一種化學元素在某個自然體中的重量佔這個自然體總重量的相對份額(如百分數),稱為該元素在自然體中的丰度 [2] 
同位素在自然界中的丰度,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。丰度的大小一般以百分數表示;人造同位素的丰度為零。
週期表上所列的原子量實際上是各種同位素按丰度加權的平均值,這是因為各種同位素在自然界中往往分佈的比較均勻,取平均值計算比較準確。

丰度意義

研究元素和同位素丰度與分佈的意義。
研究元素丰度是研究地球化學基礎理論問題的重要素材之一。
元素丰度是每一個地球化學體系的基本數據。
可在同一或不同體系中用元素的含量值來進行比較,通過縱向(時間)、橫向(空間)上的比較,瞭解元素動態情況,從而建立起元素集中、分散、遷移活動等一些地球化學概念。從某種意義上來説,也就是在探索和了解丰度這一課題的過程中,逐漸建立起近代地球化學。

丰度發現歷史

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佈的資料。1937年,戈爾德施米特首次繪製出太陽系的元素丰度曲線。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、更準確的元素丰度曲線。1957年,伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾就是以該丰度曲線為基礎,提出他們的核合成假説的。
四十年代,人們只知道大多數恆星的化學組成與太陽相似,因而就認為分佈在整個宇宙的元素丰度可能是一樣的。但是,後來的研究發現,在不同類型的恆星上,元素的分佈有很大的差異。有關元素丰度的資料,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丰度分佈圖。

丰度元素丰度組成

(1)克拉克值:是地殼中元素的重量百分數的丰度單位。
(2)區域克拉克值:是指地殼不同構造單元中元素的丰度值,如克拉通地殼元素丰度值。
(3)丰度係數 [1]  :是指某一自然體的元素丰度與另一個可作為背景的自然體的元素丰度的比值。
例:以地球丰度為背境,則地殼中該元素的丰度係數定義為:
K=地殼丰度/地球丰度;
K>1時,稱為富集,當K<1時,稱為虧損。
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丰度基本相同: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%。這稱為正常丰度。有少數恆星的元素丰度與正常丰度不同,一般説來,這與恆星的年齡有關。
各種元素(或核素)的數密度的相對值,元素的丰度可以用列表法或作圖法給出。在列表或作圖時,通常都把硅(Si)的丰度值取為10,其他核素的丰度值按比例確定。作圖時,通常取核素的質量數為橫座標,丰度值為縱座標,用折線或曲線把圖中的點連起來,所得的曲線稱為元素的丰度曲線。它反映元素按質量數的分佈規律。
因此,元素丰度就是化學元素在一定自然體中的相對平均含量。如元素的地殼丰度,元素的地球丰度,元素的太陽系丰度等。如果這個自然體佔據一個較小的空間位置時,習慣上稱為元素的平均含量。如玄武岩中元素的平均含量,某礦區中元素的平均含量等。
地球化學的體系:泛指一定範圍內或同類的事物按照一定的秩序和內部聯繫組合而成的整體,體系可大可小。
目前建立的元素丰度體系 目前建立的元素丰度體系

丰度丰度表示法

丰度重量丰度

重量丰度 [3]  :以重量單位表示的元素丰度。
重量百分數
(wt%)
用於常量元素
克/噸
(g/t)或ppm
用於微量元素
毫克/噸
(mg/t)或ppb
常用於超微量
元素
微克/噸
(μg/t)或ppt
PPm:(partsper million,10-6);
PPb:(partsper billion,10-9);
PPt:(partsper trillion,10-12);

丰度原子丰度

原子丰度,以原子百分數(原子%)表示的某元素在全部元素的原子總數中的分數。

丰度相對丰度

相對丰度,常以原子數/106硅原子為單位。常用於宇宙元素丰度,所以又稱為宇宙丰度單位。

丰度地殼元素丰度

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
O
46.60%
47.40%
46%
46.71%
46.1%
Si
27.72%
27.71%
27%
27.69%
28.2%
Al
8.13%
8.20%
8.2%
8.07%
8.23%
Fe
5.00%
4.10%
6.3%
5.05%
5.63%
Ca
3.63%
4.10%
5.0%
3.65%
4.15%
Na
2.83%
2.30%
2.30%
2.75%
2.36%
K
2.59%
2.10%
1.50%
2.58%
2.09%
Mg
2.09%
2.30%
2.90%
2.08%
2.33%
Ti
0.44%
0.56%
0.66%
0.62%
0.56%
H
0.14%
N/A
0.15%
0.14%
0.14%
P
0.12%
1000 ppm
1000 ppm
1300 ppm
1050 ppm
Mn
0.10%
950 ppm
1100 ppm
900 ppm
950 ppm
F
0.08%
950 ppm
540 ppm
290 ppm
585 ppm
Ba

500 ppm
340 ppm
500 ppm
425 ppm
C
0.03%
480 ppm
(0.048%)
1800 ppm
(0.18%)
940 ppm
200 ppm
(0.020%)
Sr

370 ppm
360 ppm

370 ppm
S
0.05%
260 ppm
420 ppm
520 ppm
350 ppm
Zr

190 ppm
130 ppm
250 ppm
165 ppm
W

160.6 ppm
190 ppm

1.25 ppm
V
0.01%
160 ppm
190 ppm

120 ppm
Cl
0.05%
130 ppm
170 ppm
450 ppm
145 ppm
Cr
0.01%
100 ppm
140 ppm
350 ppm
102 ppm
Rb
0.03%
90 ppm
60 ppm

90 ppm
Ni

80 ppm
90 ppm
190 ppm
84 ppm
Zn
痕量
75 ppm
79 ppm

70 ppm
Cu
0.01%
50 ppm
68 ppm

60 ppm
Ce

68 ppm
60 ppm

66.5 ppm
Nd

38 ppm
33 ppm

41.5 ppm
La

32 ppm
34 ppm

39 ppm
Y

30 ppm
29 ppm

33 ppm
N
0.005%
25 ppm
20 ppm

19 ppm
Co
痕量
20 ppm
30 ppm

25 ppm
Li

20 ppm
17 ppm

20 ppm
Nb

20 ppm
17 ppm

20 ppm
Ga

18 ppm
19 ppm

19 ppm
Sc

16 ppm
26 ppm

22 ppm
Pb

14 ppm
10 ppm

14 ppm
Sm

7.9 ppm
6 ppm

7,05 ppm
Th

12 ppm
6 ppm

9.6 ppm
Pr

9.5 ppm
8.7 ppm

9.2 ppm
B
痕量
950 ppm
8.7 ppm

10 ppm
Gd

7.7 ppm
5.2 ppm

6.2 ppm
Dy

6 ppm
6.2 ppm

5.2 ppm
Hf

5.3 ppm
3.3 ppm

3.0 ppm
Er

3.8 ppm
3.0 ppm

3.5 ppm
Yb

3.3 ppm
2.8 ppm

3.2 ppm
Cs

3 ppm
1.9 ppm

3 ppm
Be

2.6 ppm
1.9 ppm

2.8 ppm
Sn
痕量
2.2 ppm
2.2 ppm

2.3 ppm
Eu

2.1 ppm
1.8 ppm

2.0 ppm
U

1.8 ppm

2.7 ppm
Ta

2 ppm
1.7 ppm

2.0 ppm
Ge

1.8 ppm
1.4 ppm

1.5 ppm
Mo
痕量
1.5 ppm
1.1 ppm

1.2 ppm
As

1.5 ppm
2.1 ppm

1.8 ppm
Ho

1.4 ppm
1.2 ppm

1.3 ppm
Tb

1.1 ppm
0.94 ppm

1.2 ppm
Tm

0.48 ppm
0.45 ppm

0.52 ppm
Br

0.37 ppm
3 ppm

2.4 ppm
Tl

0.6 ppm
0.530 ppm

0.850 ppm
Sb

0.2 ppm
0.2 ppm

0.2 ppm
I
痕量
0.14 ppm
0.490 ppm

0.450 ppm
Cd

0.11 ppm
0.15 ppm

0.15 ppm
Ag

0.070 ppm
0.080 ppm

0.075 ppm
Hg

0.05 ppm
0.067 ppm

0.085 ppm
Se
痕量
0.05 ppm
0.05 ppm

0.05 ppm
In

0.049 ppm
0.160 ppm

0.250 ppm
Bi

0.048 ppm
0.025 ppm

0.0085 ppm
Te

0.005 ppm
0.001 ppm

0.001 ppm
Pt

0.003 ppm
0.037 ppm

0.005 ppm
Au

0.0011 ppm
0.0031 ppm

0.004 ppm
Ru

0.001 ppm
0.001 ppm

0.001 ppm
Pd

0.0006 ppm
0.0063 ppm

0.015 ppm
Re

0.0004 ppm
0.0026 ppm

0.0007 ppm
Rh

0.0002 ppm
0.0007 ppm

0.001 ppm
Os

0.0001 ppm
0.0018 ppm

0.0015 ppm
Ir

0.0000003 ppm
0.0004 ppm

0.001 ppm
參考資料
  • 1.    黎彤. 化學元素的地球丰度[J]. 地球化學, 1976(3):167-174.
  • 2.    張素華, 徐一仁. 元素丰度與核結構[J]. 浙江師範大學學報(自然科學版), 1987(2):134-138.
  • 3.    黎彤等. 地球和地殼的化學元素丰度[M]. 地質出版社, 1990.
  • 4.    丰度  .911查詢[引用日期2021-07-06]