元素 - 元素の分布・存在比

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元素

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/01/06 21:52 UTC 版)

元素の分布・存在比

元素の分布には偏りがあり、その存在比は範囲によって大きく異なる。この比率構成は元素構成比と呼ばれる。

スース・ユーリー図表

宇宙での存在比

宇宙の元素構成比は、宇宙論により推定され、隕石分析や星の光のフラウンホーファー線解析および宇宙線調査など天文学的観測により裏付けられる。ただし宇宙の大きさが確定していない現在では、各元素の絶対量を決定できず、存在比のみが推計されている。これは1956年にスース・ユーリー図表として発表され、1968年にデータの更新を受けている。これによると、ビッグバンで生成された水素に次いでヘリウムの存在比が多く、それに比べてリチウム、ベリリウム、ホウ素の比率は極端に低い。炭素以下はほぼ原子番号の増加とともに比率が下がってゆく傾向を持つが、特徴的な部分は原子番号偶数の元素が隣り合う奇数の元素よりも存在比が多いところにある^[43]。

また中性子捕獲による元素合成では、原子核に存在する数によって安定する中性子の魔法数が影響を及ぼす。これは中性子数が50, 82, 126等になると、さらに中性子を捕獲して原子量を高める反応が鈍くなるもので、結果的にこれらの中性子数を持つストロンチウム（陽子：中性子=38：50）、バリウム（56：82）、鉛（82：126）元素が比較的多くなる^[40]。

地球での分布・存在比

地球全体の元素構成は、コアやマントルを直接調査できないため、隕石（コアとしての隕鉄、マントルとしてのアコンドライト）の分析や地震波から各層の弾性率・密度等の解析を組み合わせて推計される。これによると存在比で酸素が最も多く、宇宙に多い水素やヘリウムの比率は低い。金属類も多く、ケイ素、マグネシウム、鉄などが上位を占める^[44]。なお、硫黄は硫化鉄状で広範囲に分散しているため、存在比がはっきり分かっていない^[44]。

詳細は「地殻中の元素の存在度」を参照

地殻を構成する主たる元素は、古典的な研究成果として質量比で示されるクラーク数が広く知られている。酸化物として地殻に、水として水圏に、そしてガスとして大気圏に存在する酸素が全球の存在比と同じく最も多い。違いはマグネシウムやニッケルが少なく、水素やナトリウムおよびアルミニウムが多い点がある^[44]。

人体での存在比

人間の体を構成する元素は、水をつくる水素と酸素が圧倒的に多い。その存在比は海水との相関性が指摘されている^[45]。ただし、唯一の例外はリンであり、また人体は微量ながら酵素の活性に必要な微量元素が使われている^[45]。

脚注

注釈

^ 例えば、「図解入門よくわかる最新元素の基本と仕組み」。「四元素論」をアリストテレスに帰着させ、アリストテレスを批判している。
^ 「科学者」という用語が造語され、概念が用いられるようになったのはあくまで1833年のことである。
^ ただしボイルの定義は、元素と単体の区分が不明瞭であった^[28]。
^ 酸化物しか作らない元素のこと^[30]。

出典

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