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豐度的含義及要點

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一、豐度的含義
豐度,全稱元素豐度(abundance of elements),是化學及地球化學中的重要概念,指一種化學元素在特定自然體(如地殼、地球、太陽系、星際介質等)中的相對含量,即該元素重量占所在自然體總重量的相對份額,也可擴展為同位素在元素天然同位素組成中的占比。其核心作用是定量描述元素或同位素在研究體系中的分布規(guī)律,為分析物質來源、演化過程提供基礎依據(jù)。
需注意,豐度描述的是“相對含量”而非絕對含量,且天然同位素的豐度在短時間尺度內相對穩(wěn)定,但會因天體演化、地質作用、核反應等過程發(fā)生長期變化;人造同位素的天然豐度則為零。
二、豐度的分類
(一)按研究對象分類
元素豐度:針對化學元素的整體含量分析,是最基礎的豐度類型。根據(jù)研究范圍不同,可細分為地殼豐度(又稱克拉克值)、區(qū)域克拉克值(地殼特定構造單元的元素豐度)、地球豐度、太陽系豐度、宇宙豐度等。例如,宇宙中氫元素豐度最高,按質量計約占71%,氦次之約占27%,其余元素合計僅占2%,這一比例被稱為“正常豐度”。
同位素豐度:又稱天然存在比,指某元素的特定同位素在該元素所有天然同位素中的占比。例如,鈾元素有三種天然同位素(23?U、23?U、23?U),其天然摩爾分數(shù)豐度分別為99.2739–99.2752%、0.7198–0.7202%、0.0050–0.0059%,同位素豐度差異主要源于同位素穩(wěn)定性及核合成過程。
(二)按計量方式分類
重量豐度:以重量單位表示的豐度,是最常用的計量方式,單位包括百分數(shù)(%)、ppm(百萬分之一)、ppb(十億分之一)、ppt(萬億分之一)等。例如,氧元素在水中的重量豐度為89%,人體中氧元素重量豐度約65%。
原子豐度:以原子百分數(shù)(原子%)表示,反映元素在原子層面的分布比例,即某元素原子數(shù)占體系總原子數(shù)的分數(shù)。例如,水中氫原子數(shù)占比約66.7%,氧原子數(shù)占比約33.3%,與重量豐度存在顯著差異。
相對豐度:常用于宇宙元素研究,以“原子數(shù)/10?硅原子”為單位(又稱宇宙豐度單位),通過固定硅元素豐度為基準,便于不同元素在宇宙尺度上的含量對比,繪制元素豐度曲線以反映質量數(shù)與豐度的分布規(guī)律。

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