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Elementhäufigkeit :

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Elementhäufigkeit

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Als Elementhäufigkeit bezeichnet man den relativen Anteil der einzelnen chemischen Elemente an der gesamten Materie in einem bestimmten Raum oder Körper. Die Elementhäufigkeit unterscheidet sich je nach Bereich, den man betrachtet: Das im Universum mit Abstand häufigste Element, Wasserstoff, ist auf der Erde in elementarer Form praktisch nicht vorhanden, aber in vielen Verbindungen, allem voran Wasser.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Die Häufigkeit im Weltall

Häufigkeit der Elemente im Universum

Im Weltall dominieren Wasserstoff und Helium, die beide schon beim Urknall entstanden (primordiale Nukleosynthese ). Von 1000 Atomen im Universum sind 900 Wasserstoffatome, weitere 99 Atome sind Heliumatome. Nur ein Atom von 1000 ist also nicht Wasserstoff oder Helium. Lithium, Beryllium und Bor sind für ihre niedrige molare Masse selten, da auch sie ausschließlich durch den Urknall entstanden und nicht durch Kernfusion gebildet werden können.

Der überwiegende Teil der anderen Elemente ist in den Prozessen der stellaren Nukleosynthese entstanden. Markant ist die besondere Häufigkeit des Eisens. Eisenkerne sind besonders stabil und stellen den Endpunkt der möglichen Kernfusion in Sternen dar. Elemente schwerer als Eisen werden bei anderen astrophysikalischen Vorgängen gebildet. (Novae, Supernovae, und anderes)

Eine weitere Regel, nach dem US-amerikanischen Chemiker William Draper Harkins (1873–1951) als Harkinssche Regel benannt, besagt, dass Elemente mit ungerader Ordnungszahl (außer Wasserstoff) in einer geringeren Häufigkeit natürlich vorkommen als Elemente mit gerader Ordnungszahl. Dies liegt ebenfalls in der Kernfusion begründet, da die Entstehungsmechanismen meist über Helium-Kerne verlaufen. Vor allem die Elemente mit den magischen Zahlen 2 (Helium), 8 (Sauerstoff), 14 (Silicium) und 20 (Calcium) (erzeugt beim normalen Sonnenbrennen) sowie 28 (Nickel), 50 (Zinn) und 82 (Blei) (erzeugt bei Supernovae-Explosionen) kommen aus Stabilitätsgründen in der Natur häufiger vor als die anderen.

relative Elementhäufigkeit im Universum in Anzahl Atomen (Si = 1 • 106)
Element Symbol Ordnungszahl Masse (u) Häufigkeit[1] Rang
Wasserstoff H 1 1,008 100003,18 • 1010 01
Helium He 2 4,003 90002,21 • 109 02
Lithium Li 3 6,941 49,5 30
Beryllium Be 4 9,012 0,81 52
Bor B 5 10,811 350 26
Kohlenstoff C 6 12,011 70001,18 • 107 04
Stickstoff N 7 14,007 60003,74 • 106 05
Sauerstoff O 8 15,999 70002,15 • 107 03
Fluor F 9 18,998 2450 22
Neon Ne 10 20,180 60003,44 • 106 06
Natrium Na 11 22,990 40006,0 • 104 14
Magnesium Mg 12 24,305 60001,061 • 106 07
Aluminium Al 13 26,982 40008,5 • 104 12
Silicium Si 14 28,086 60001,00 • 106 08
Phosphor P 15 30,974 9600 17
Schwefel S 16 32,065 50005,0 • 105 10
Chlor Cl 17 35,453 5700 19
Argon Ar 18 39,948 50001,172 • 105 11
Kalium K 19 39,098 4200 20
Calcium Ca 20 40,078 40007,21 • 104 13
Scandium Sc 21 44,956 35 33
Titan Ti 22 47,867 2775 21
Vanadium V 23 50,942 262 27
Chrom Cr 24 51,996 40001,27 • 104 16
Mangan Mn 25 54,938 9300 18
Eisen Fe 26 55,845 50008,3 • 105 09
Cobalt Co 27 58,933 2210 23
Nickel Ni 28 58,693 40004,80 • 104 15
Kupfer Cu 29 63,546 540 25
Zink Zn 30 65,409 1244 24
Gallium Ga 31 69,723 48 31
Germanium Ge 32 72,640 115 28
Arsen As 33 74,922 6,6 37
Selen Se 34 78,960 67,2 29
Brom Br 35 79,904 13,5 36
Krypton Kr 36 83,798 46,8 32
Rubidium Rb 37 85,468 5,88 39
Strontium Sr 38 87,620 26,9 35
Yttrium Y 39 88,906 4,8 41
Zirconium Zr 40 91,224 28 34
Niob Nb 41 92,906 1,4 47
Molybdän Mo 42 95,940 4,0 43
Technetium Tc 43 98,906 0 nicht natürlich
Ruthenium Ru 44 101,070 1,9 45
Rhodium Rh 45 102,906 0,4 58
Palladium Pd 46 106,420 1,3 49
Silber Ag 47 107,868 0,45 56
Cadmium Cd 48 112,411 1,48 46
Indium In 49 114,818 0,189 70
Zinn Sn 50 118,710 3,6 44
Antimon Sb 51 121,760 0,316 62
Tellur Te 52 127,60 6,42 38
Iod I 53 126,904 1,09 51
Xenon Xe 54 131,293 5,38 40
Caesium Cs 55 132,905 0,387 60
Barium Ba 56 137,327 4,8 41
Lanthan La 57 138,906 0,445 57
Cer Ce 58 140,116 1,18 50
Praseodym Pr 59 140,908 0,149 72
Neodym Nd 60 144,240 0,78 53
Promethium Pm 61 146,915 0 nicht natürlich
Samarium Sm 62 150,360 0,226 64
Europium Eu 63 151,964 0,085 74
Gadolinium Gd 64 157,250 0,297 63
Terbium Tb 65 158,925 0,055 77
Dysprosium Dy 66 162,500 0,36 61
Holmium Ho 67 164,930 0,079 75
Erbium Er 68 167,259 0,225 65
Thulium Tm 69 168,934 0,034 80
Ytterbium Yb 70 173,040 0,216 66
Lutetium Lu 71 174,967 0,036 79
Hafnium Hf 72 178,490 0,21 67
Tantal Ta 73 180,948 0,021 82
Wolfram W 74 186,840 0,16 71
Rhenium Re 75 186,207 0,053 78
Osmium Os 76 190,230 0,75 54
Iridium Ir 77 192,217 0,717 55
Platin Pt 78 195,078 1,4 47
Gold Au 79 196,967 0,202 68
Quecksilber Hg 80 200,590 0,4 58
Thallium Tl 81 204,383 0,192 69
Blei Pb 82 207,20 4 43
Bismut Bi 83 208,980 0,143 73
Thorium Th 90 232,038 0,058 76
Uran U 92 238,029 0,0262 81

[Bearbeiten] Elementhäufigkeit der Erde

Auf der Erde ergibt sich eine andere Verteilung. Betrachtet man die Erdkruste, so dominiert gebundener Sauerstoff (O) mit einem Massenanteil von 46,1 %, darauf folgen Silicium (28,2 %), Aluminium (8,23 %), Eisen (5,63 %), Calcium (4,15 %), Natrium (2,36 %), Magnesium (2,33 %) und Kalium (2,09 %). Alle anderen Elemente haben eine Häufigkeit in der Erdkruste von unter einem Prozent. [2]

Betrachtet man die ganze Erde mitsamt ihrem Kern, so ergibt sich ein etwas anderes Bild. Vor allem die Elemente Eisen und Nickel sind häufig, wenn man die gesamte Erde betrachtet. Dies liegt vor allem an dem hohen Gehalt des Erdkerns an diesen Elementen. Das häufigste Element ist mit einem Gehalt von 32,44 % weiterhin Sauerstoff, gefolgt von Eisen mit 28,8 %. Es folgen Silicium (17,1 %), Magnesium (15,8 %), Nickel (1,69 %), Calcium (1,62 %) und Aluminium (1,51 %). Alle weiteren Elemente haben einen Anteil an der Gesamterde von unter einem Prozent. [3]

Vorkommen der chemischen Elemente auf der Erde
Element Symbol Ordnungs-
zahl		 Häufigkeit gesamte Erde (ppm)[3] Häufigkeit Erdhülle (ppm)[4] Häufigkeit kontinentale Erdkruste (ppm) [2] Häufigkeit Ozeane (mg/l) [2]
Wasserstoff H 1 8800 1400 108.000
Helium He 2 0,004 0,008 0,000007
Lithium Li 3 2,3 60 20 0,18
Beryllium Be 4 0,046 5,3 2,8 0,0000056
Bor B 5 0,26 16 10 4,44
Kohlenstoff C 6 1700 870 200 28
Stickstoff N 7 1,27 300 19 0,5
Sauerstoff O 8 324.000 494.000 461.000 847.000
Fluor F 9 5,12 280 585 1,3
Neon Ne 10 0,005 0,005 0,00012
Natrium Na 11 1870 26.400 23.600 10.800
Magnesium Mg 12 158.000 19.400 23.300 1290
Aluminium Al 13 15.000 75.700 82.300 0,002
Silicium Si 14 171.000 258.000 282.000 2,2
Phosphor P 15 690 900 1050 0,06
Schwefel S 16 4600 480 350 905
Chlor Cl 17 10 1900 145 19.400
Argon Ar 18 3,6 3,5 0,45
Kalium K 19 171 24.100 20.900 399
Calcium Ca 20 16.200 33.900 41.500 412
Scandium Sc 21 10 5,1 22 0,0000006
Titan Ti 22 764 4100 5650 0,001
Vanadium V 23 93 410 120 0,0025
Chrom Cr 24 4200 190 102 0,0003
Mangan Mo 25 1390 850 950 0,0002
Eisen Fe 26 288.000 47.000 56.300 0,002
Cobalt Co 27 800 37 25 0,00002
Nickel Ni 28 16.900 150 84 0,00056
Kupfer Cu 29 65 100 60 0,00025
Zink Zn 30 24 120 70 0,0049
Gallium Ga 31 3,1 14 19 0,00003
Germanium Ge 32 7,3 5,6 1,5 0,00005
Arsen As 33 1,1 5,5 1,8 0,0037
Selen Se 34 2,5 0,8 0,05 0,0002
Brom Br 35 0,4 6,0 2,4 67,3
Krypton Kr 36 0,00002 0,0001 0,00021
Rubidium Rb 37 0,6 29 90 0,12
Strontium Sr 38 13,7 140 370 7,9
Yttrium Y 39 2,4 26 33 0,000013
Zirconium Zr 40 6,8 210 165 0,00003
Niob Nb 41 0,47 19 20 0,00001
Molybdän Mo 42 1,66 14 1,2 0,01
Technetium Tc 43 0,00000000000000012
Ruthenium Ru 44 1,18 0,02 0,001 0,0000007
Rhodium Rh 45 0,23 0,001 0,001
Palladium Pd 46 0,88 0,011 0,015
Silber Ag 47 0,046 0,12 0,075 0,00004
Cadmium Cd 48 0,18 0,3 0,15 0,00011
Indium In 49 0,0094 0,1 0,25 0,02
Zinn Sn 50 0,39 35 2,3 0,000004
Antimon Sb 51 0,04 0,65 0,2 0,00024
Tellur Te 52 0,31 0,01 0,001
Iod I 53 0,04 0,06 0,45 0,06
Xenon Xe 54 0,0000024 0,00003 0,00005
Caesium Cs 55 0,041 6,5 3,0 0,0003
Barium Ba 56 4,06 260 425 0,013
Lanthan La 57 0,42 17 39 0,0000034
Cer Ce 58 1,1 43 65,5 0,0000012
Praseodym Pr 59 0,17 5,2 9,2 0,00000064
Neodym Nd 60 0,81 22 41,5 0,0000028
Promethium Pm 61 0,00000000000000015
Samarium Sm 62 0,26 6 7,5 0,00000045
Europium Eu 63 0,098 0,099 2,0 0,00000013
Gadolinium Gd 64 0,35 5,9 6,2 0,0000007
Terbium Tb 65 0,067 0,85 1,2 0,00000014
Dysprosium Dy 66 0,42 4,3 5,2 0,00000091
Holmium Ho 67 0,096 1,1 1,3 0,00000022
Erbium Er 68 0,28 2,3 3,5 0,00000087
Thulium Tm 69 0,042 0,19 0,52 0,00000017
Ytterbium Yb 70 0,28 2,5 3,2 0,00000082
Lutetium Lu 71 0,043 0,7 0,8 0,00000015
Hafnium Hf 72 0,20 4,2 3,0 0,000007
Tantal Ta 73 0,028 8 2,0 0,000002
Wolfram W 74 0,17 64 1,25 0,0001
Rhenium Re 75 0,063 0,001 0,0007 0,000004
Osmium Os 76 0,82 0,01 0,0015
Iridium Ir 77 0,77 0,001 0,001
Platin Pt 78 1,56 0,005 0,005
Gold Au 79 0,10 0,005 0,004 0,000004
Quecksilber Hg 80 0,4 0,085 0,00003
Thallium Tl 81 0,004 0,29 0,85 0,000019
Blei Pb 82 0,67 18 14 0,00003
Bismut Bi 83 0,016 0,2 0,0085 0,00002
Polonium Po 84 0,0000000002 0,0000000002 0,000000000000015
Astat At 85 0,000000000000000000002
Radon Rd 86 0,000000000006 0,0000000000004 0,0000000000000006
Francium Fr 87 0,000000000000000001
Radium Ra 88 0,00000095 0,0000009 0,000000000089
Actinium Ac 89 0,0000000006 0,00000000055
Thorium Th 90 0,051 11 9,6 0,000001
Protactinium Pa 91 0,0000009 0,0000014 0,00000000005
Uran U 92 0,014 3,2 2,7 0,0032
Neptunium Np 93 0,00000000000004
Plutonium Pu 94 0,0000000000000002

[Bearbeiten] Verteilung in Organismen

Der Mensch ist wiederum anders zusammengesetzt, er besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, zusammen mit Natrium, Magnesium, Kalium, Calcium, Phosphor und Schwefel machen diese Elemente 99,996 % aller Atome eines menschlichen Körpers aus.


Vorkommen der chemischen Elemente in biologischen Systemen (Mensch)
Element Symbol Ordnungs-
zahl		 Häufigkeit im menschlichen Körper (70 kg)[5] essentiell
Sauerstoff O 8 43.000 ja
Kohlenstoff C 6 16.000 ja
Wasserstoff H 1 7000 ja
Stickstoff N 7 1800 ja
Calcium Ca 20 1200 ja
Phosphor P 15 780 ja
Schwefel S 16 140 ja
Kalium K 19 125 ja
Natrium Na 11 100 ja
Chlor Cl 17 95 ja
Magnesium Mg 12 25 ja
Fluor F 9 5 ja
Eisen Fe 26 4,0 ja
Zink Zn 30 2,3 ja
Silicium Si 14 1,0 ja
Titan Ti 22 0,70 nein
Rubidium Rb 37 0,68 nein
Strontium Sr 38 0,32 nein
Brom Br 35 0,26 nein
Blei Pb 82 0,12 nicht eindeutig
Kupfer Cu 29 0,07 ja
Aluminium Al 13 0,06 nein
Cer Ce 58 0,04 nein
Zinn Sn 50 0,03 nicht eindeutig
Barium Ba 56 0,02 nein
Cadmium Cd 48 0,02 nicht eindeutig
Bor B 5 0,018 nicht eindeutig
Nickel Ni 28 0,015 ja
Iod I 53 0,015 ja
Selen Se 34 0,014 ja
Mangan Mn 25 0,012 ja
Arsen As 33 0,07 nicht eindeutig
Lithium Li 3 0,007 nein
Molybdän Mo 42 0,005 ja
Chrom Cr 24 0,002 ja
Cobalt Co 29 0,002 ja

[Bearbeiten] Forschungsgeschichte

Die ersten systematischen Untersuchungen zur Elementhäufigkeit stammen von Victor Moritz Goldschmidt, nach ihm heißt die grafische Darstellung der Elementhäufigkeiten Goldschmidt-Diagramm.

[Bearbeiten] Quellen

  1. ↑ A. G. W. Cameron: Abundances of the elements in the solar system in: Space Science Reviews, 1970, 15, 121-146
  2. ↑ a b c David R. Lide (ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Auflage, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea.
  3. ↑ a b Claude Allègre, Gérard Manhès, Éric Lewin: Chemical composition of the Earth and the volatility control on planetary genetics. In: Earth and Planetary Science Letters, 2001, 185, 49-69-
  4. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag 1999, ISBN 3-7776-0736-3
  5. ↑ Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski: Bioanorganische Chemie, 4. Auflage, Teubner, 2005, ISBN 3-519-33505-0.

[Bearbeiten] Literatur

[Bearbeiten] Siehe auch

Elementhäufigkeit - Artikel des Tages

Anna Akhmatova et Marina Tsvetaeva

Deux femmes russes poètes prises au coeur de la tourmente russe du début du siècle, deux femmes russes reclues dans leur oeuvre face à un monde hostile. Ces deux russes russes sont le visage de la Russie ancienne et moderne.

Femme russe Elementhäufigkeit - In den Nachrichten

"Qu'une femme russe vaut bien plus, en somme que les hommes russes qui se battent, et que leur chagrin pour les hommes me fait aimer les femmes russes ici-bas."

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