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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
丰度定義
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。
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;
當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。
丰度丰度表示法
丰度重量丰度
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 |
氧 | O | 46.60% | 47.40% | 46% | 46.71% | 46.1% |
硅 | Si | 27.72% | 27.71% | 27% | 27.69% | 28.2% |
鋁 | Al | 8.13% | 8.20% | 8.2% | 8.07% | 8.23% |
鐵 | Fe | 5.00% | 4.10% | 6.3% | 5.05% | 5.63% |
鈣 | Ca | 3.63% | 4.10% | 5.0% | 3.65% | 4.15% |
鈉 | Na | 2.83% | 2.30% | 2.30% | 2.75% | 2.36% |
鉀 | K | 2.59% | 2.10% | 1.50% | 2.58% | 2.09% |
鎂 | Mg | 2.09% | 2.30% | 2.90% | 2.08% | 2.33% |
鈦 | Ti | 0.44% | 0.56% | 0.66% | 0.62% | 0.56% |
氫 | H | 0.14% | N/A | 0.15% | 0.14% | 0.14% |
磷 | P | 0.12% | 1000 ppm | 1000 ppm | 1300 ppm | 1050 ppm |
錳 | Mn | 0.10% | 950 ppm | 1100 ppm | 900 ppm | 950 ppm |
氟 | F | 0.08% | 950 ppm | 540 ppm | 290 ppm | 585 ppm |
鋇 | Ba | 500 ppm | 340 ppm | 500 ppm | 425 ppm | |
碳 | C | 0.03% | 480 ppm (0.048%) | 1800 ppm (0.18%) | 940 ppm | 200 ppm (0.020%) |
鍶 | Sr | 370 ppm | 360 ppm | 370 ppm | ||
硫 | S | 0.05% | 260 ppm | 420 ppm | 520 ppm | 350 ppm |
鋯 | Zr | 190 ppm | 130 ppm | 250 ppm | 165 ppm | |
鎢 | W | 160.6 ppm | 190 ppm | 1.25 ppm | ||
釩 | V | 0.01% | 160 ppm | 190 ppm | 120 ppm | |
氯 | Cl | 0.05% | 130 ppm | 170 ppm | 450 ppm | 145 ppm |
鉻 | Cr | 0.01% | 100 ppm | 140 ppm | 350 ppm | 102 ppm |
銣 | Rb | 0.03% | 90 ppm | 60 ppm | 90 ppm | |
鎳 | Ni | 80 ppm | 90 ppm | 190 ppm | 84 ppm | |
鋅 | Zn | 痕量 | 75 ppm | 79 ppm | 70 ppm | |
銅 | Cu | 0.01% | 50 ppm | 68 ppm | 60 ppm | |
鈰 | Ce | 68 ppm | 60 ppm | 66.5 ppm | ||
釹 | Nd | 38 ppm | 33 ppm | 41.5 ppm | ||
鑭 | La | 32 ppm | 34 ppm | 39 ppm | ||
釔 | Y | 30 ppm | 29 ppm | 33 ppm | ||
氮 | N | 0.005% | 25 ppm | 20 ppm | 19 ppm | |
鈷 | Co | 痕量 | 20 ppm | 30 ppm | 25 ppm | |
鋰 | Li | 20 ppm | 17 ppm | 20 ppm | ||
鈮 | Nb | 20 ppm | 17 ppm | 20 ppm | ||
鎵 | Ga | 18 ppm | 19 ppm | 19 ppm | ||
鈧 | Sc | 16 ppm | 26 ppm | 22 ppm | ||
鉛 | Pb | 14 ppm | 10 ppm | 14 ppm | ||
釤 | Sm | 7.9 ppm | 6 ppm | 7,05 ppm | ||
釷 | Th | 12 ppm | 6 ppm | 9.6 ppm | ||
鐠 | Pr | 9.5 ppm | 8.7 ppm | 9.2 ppm | ||
硼 | B | 痕量 | 950 ppm | 8.7 ppm | 10 ppm | |
釓 | Gd | 7.7 ppm | 5.2 ppm | 6.2 ppm | ||
鏑 | Dy | 6 ppm | 6.2 ppm | 5.2 ppm | ||
鉿 | Hf | 5.3 ppm | 3.3 ppm | 3.0 ppm | ||
鉺 | Er | 3.8 ppm | 3.0 ppm | 3.5 ppm | ||
鐿 | Yb | 3.3 ppm | 2.8 ppm | 3.2 ppm | ||
銫 | Cs | 3 ppm | 1.9 ppm | 3 ppm | ||
鈹 | Be | 2.6 ppm | 1.9 ppm | 2.8 ppm | ||
錫 | Sn | 痕量 | 2.2 ppm | 2.2 ppm | 2.3 ppm | |
銪 | Eu | 2.1 ppm | 1.8 ppm | 2.0 ppm | ||
鈾 | U | 無 | 1.8 ppm | 2.7 ppm | ||
鉭 | Ta | 2 ppm | 1.7 ppm | 2.0 ppm | ||
鍺 | Ge | 1.8 ppm | 1.4 ppm | 1.5 ppm | ||
鉬 | Mo | 痕量 | 1.5 ppm | 1.1 ppm | 1.2 ppm | |
砷 | As | 1.5 ppm | 2.1 ppm | 1.8 ppm | ||
鈥 | Ho | 1.4 ppm | 1.2 ppm | 1.3 ppm | ||
鋱 | Tb | 1.1 ppm | 0.94 ppm | 1.2 ppm | ||
銩 | Tm | 0.48 ppm | 0.45 ppm | 0.52 ppm | ||
溴 | Br | 0.37 ppm | 3 ppm | 2.4 ppm | ||
鉈 | Tl | 0.6 ppm | 0.530 ppm | 0.850 ppm | ||
銻 | Sb | 0.2 ppm | 0.2 ppm | 0.2 ppm | ||
碘 | I | 痕量 | 0.14 ppm | 0.490 ppm | 0.450 ppm | |
鎘 | Cd | 0.11 ppm | 0.15 ppm | 0.15 ppm | ||
銀 | Ag | 0.070 ppm | 0.080 ppm | 0.075 ppm | ||
汞 | Hg | 0.05 ppm | 0.067 ppm | 0.085 ppm | ||
硒 | Se | 痕量 | 0.05 ppm | 0.05 ppm | 0.05 ppm | |
銦 | In | 0.049 ppm | 0.160 ppm | 0.250 ppm | ||
鉍 | Bi | 0.048 ppm | 0.025 ppm | 0.0085 ppm | ||
碲 | Te | 0.005 ppm | 0.001 ppm | 0.001 ppm | ||
鉑 | Pt | 0.003 ppm | 0.037 ppm | 0.005 ppm | ||
金 | Au | 0.0011 ppm | 0.0031 ppm | 0.004 ppm | ||
釕 | Ru | 0.001 ppm | 0.001 ppm | 0.001 ppm | ||
鈀 | Pd | 0.0006 ppm | 0.0063 ppm | 0.015 ppm | ||
錸 | Re | 0.0004 ppm | 0.0026 ppm | 0.0007 ppm | ||
銠 | Rh | 0.0002 ppm | 0.0007 ppm | 0.001 ppm | ||
鋨 | Os | 0.0001 ppm | 0.0018 ppm | 0.0015 ppm | ||
銥 | Ir | 0.0000003 ppm | 0.0004 ppm | 0.001 ppm |
- 參考資料
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- 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]
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