Hallo Wissende,
Ich würde gern wissen, wie die Häufigkeitsverteilung der Elemente in der Erdkruste zu Stande kommt.
Lt. Wikipedia sind die häufigsten Elemente - in absteigender Reihenfolge : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg. Alle anderen liegen unter 1 Gew%.
Die Verteilung fölgt keinem (mir) erkennbaren Muster, wie etwa der Ordnungszahl. Es müsste wohl etwas mit der Entstehungsgeschichte der Erde bzw. des Weltalls zusammenhängen.
Weiß es jemand ?
MfG
Klaus
Nun, die meisten Elemente kommen ja nicht als Reinsubstanz vor, sondern als Verbindung:
„Clarke u. Washington (1924) veranschlagten für die oberen 16 km der Erdkruste folgende Gesteinszusammensetzungen: magmatische u. metamorphe Gesteine 95%, Tonschiefer 4%, Sandsteine 0,75% u. Kalksteine 0,25%. Sie berechneten aus 5159 Analysen von magmatischen Gesteinen folgende mittlere Zusammensetzung der (kontinentalen) Erdkruste (ohne Wasser u. Spurenelemente): 60,18% SiO2, 15,61% Al2O3, 3,14% Fe2O3, 3,88% FeO, 3,56% MgO, 5,17% CaO, 3,91% Na2O, 3,19% K2O, 1,06% TiO2, 0,30% P2O5.“
aus Römpp 1995
Du siehst, das meiste sind Oxide und damit erklärt sich auch warum O das häufigste Element ist.
noch eklatanter wird es, wenn Du statt Atomprozent das Volumenprozent nimmst
Tab. 3: Die acht häufigsten Elemente der kontinentalen Erdkruste; (aus Mason u. Moore, 1, S. 48, Lit.).
Gewichtsprozente Atomprozente Radius (Å) Volumenprozent
O 46,60 62,55 1,40 91,7
Si 27,72 21,22 0,26 _0,2
Al _8,13 _6,47 0,53 _0,5
Fe _5,00 _1,92 0,77 _0,5
Mg _2,09 _1,84 0,72 _0,4
Ca _3,63 _1,94 1,12 _1,5
Na _2,83 _2,64 1,16 _2,2
K _2,59 _1,42 1,60 _3,1
Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995
Dieter
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Nun, die meisten Elemente kommen ja nicht als Reinsubstanz
vor, sondern als Verbindung:
Das wäre allerdings der zweite Schritt : Was für Mineralien entstehen aus den auf der Erde verfügbaren Elementen ?
Der erste aber wäre (und darauf zielte meine Frage eigentlich ab) : Wie kommen sie da hin ? Wieso gibt es auf der Erde wesentlich mehr Silizium als Beryllium oder Bor ?
Vielleicht wäre das ja eher eine Frage für das Brett Astronomie.
MfG
Klaus
Hallo Dieter,
ich baue mal einen pre-Tag vor die Tabelle, damit sie etwas anschaulicher wird.
Gandalf
noch eklatanter wird es, wenn Du statt Atomprozent das
Volumenprozent nimmstTab. 3: Die acht häufigsten Elemente der kontinentalen
Erdkruste; (aus Mason u. Moore, 1, S. 48, Lit.).
> Gewichtsprozente Atomprozente Radius (Å) Volumenprozent
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> O 46,60 62,55 1,40 91,7
> Si 27,72 21,22 0,26 \_0,2
> Al \_8,13 \_6,47 0,53 \_0,5
> Fe \_5,00 \_1,92 0,77 \_0,5
> Mg \_2,09 \_1,84 0,72 \_0,4
> Ca \_3,63 \_1,94 1,12 \_1,5
> Na \_2,83 \_2,64 1,16 \_2,2
> K \_2,59 \_1,42 1,60 \_3,1
Quelle: CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New
York: Georg Thieme Verlag 1995
Vielen Dank
In der Vorschau sah es gut aus.
Hallo Dieter,
ich baue mal einen pre-Tag vor die Tabelle, damit sie etwas
anschaulicher wird.Gandalf
Hallo!
Lt. Wikipedia sind die häufigsten Elemente - in absteigender
Reihenfolge : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg. Alle anderen
liegen unter 1 Gew%.Die Verteilung fölgt keinem (mir) erkennbaren Muster, wie etwa
der Ordnungszahl. Es müsste wohl etwas mit der
Entstehungsgeschichte der Erde bzw. des Weltalls
zusammenhängen.Weiß es jemand ?
Eine vollständige Erklärung habe ich nicht, aber ein paar Faktoren, die da reinspielen:
Die häufigsten Elemente im Universum sind die leichtesten: Wasserstoff und Helium. Sie sind aber auch diejenigen, die am leichtesten dem Schwerefeld eines Himmelskörpers entkommen können. Deswegen sind sie auf der Erde seltener als sonst im Weltall.
Alle schwereren Kerne entstehen durch die Kernfusion im Inneren eines Sterns und durch Supernovae. Durch Kernfusion lässt sich maximal bis zum Eisen Energie gewinnen. Alle schweren Kerne verbrauchen bei der Verschmelzung mehr Energie, als dabei freigesetzt wird. Sie können also nicht im kontinuierlichen „Fusionsfeuer“ gebachen werden, sondern benötigen eine Supernova zu ihrer Entstehung. Deswegen sind alle Elemente mit höheren Massenzahlen als Eisen sehr selten.
Ähnlich wie die Atomhüllen besonders günstige Konstellationen anstreben („Edelgaskonfiguration“) und sich dafür zu Molekülen verbinden, gibt es auch in Atomkernen bestimmte besonders stabile Konfigurationen. Da man sich zunächst ihre Ursache nicht erklären konnte, nannte man diese „Magische Zahlen“. Sauerstoff-16 ist sogar ein „doppelt magisches Nuklid“. Das bedeutet, dass sowohl die Neutronenzahl als auch die Protonenzahl „magisch“ ist (Z=8, N=8). Deswegen ist Sauerstoff-16 ein außerordentlich stabiler Kern, und es verwundert nicht, dass er bei Fusionsprozessen überproportional häufig entsteht. (Inzwischen erklärt man die magische Zahlen mit einem Schalenaufbau des Atomkerns).
Bei der Abkühlung der zunächst flüssigen Erde kam es zu einer Entmischung der enthaltenen Stoffe. Besonders schwere Stoffe sammelten sich im Erdkern, der - so vermutete man - überwiegend aus Eisen und Nickel besteht.
Wie gesagt, das ist noch keine vollständige Erklärung, aber zumindest mal ein Anfang…
Michael
Der erste aber wäre (und darauf zielte meine Frage eigentlich
ab) : Wie kommen sie da hin ? Wieso gibt es auf der Erde
wesentlich mehr Silizium als Beryllium oder Bor ?
Weil Beryllium, Bor und Lithium so gut wie nicht bei der in den Sternen ablaufenden Kernfusion entstehen. Deshalb sind diese Elemente trotz ihrer geringen Ordnungszahl sehr selten im Universum.