Elementhäufigkeit

Häufigkeiten der Elemente im Universum

Häufigkeiten der Elemente in der kontinentalen Erdkruste

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. Wird das gesamte Universum betrachtet, ist der durch primordiale Nukleosynthese entstandene Wasserstoff das mit Abstand häufigste Element. Danach folgt Helium, das teilweise ebenfalls durch primordiale Nukleosynthese entstanden ist, aber auch im Zuge des Wasserstoffbrennens in Sternen entsteht.

Alle weiteren Elemente zusammen machen nur einen kleinen Teil der im Universum vorhandenen Materie aus. Die Häufigkeiten folgen dabei großteils den Reaktionszyklen der stellaren Nukleosynthese. So sind die nicht direkt in Sternen gebildeten Elemente Lithium, Bor und Beryllium selten, die darauf folgenden wie Kohlenstoff und Sauerstoff häufig. Ein für ein so schweres Element häufiges ist Eisen, das den Endpunkt der stellaren Nukleosynthese darstellt. Alle schwereren Elemente können nur durch andere astrophysikalische Ereignisse wie Novae oder Supernovae gebildet werden und sind dementsprechend seltener. Charakteristisch ist auch die unterschiedliche Häufigkeit von Elementen mit gerader und ungerader Ordnungszahl, die ebenfalls mit der Nukleosynthese über Heliumkerne zusammenhängt (Harkinssche Regel)

Auf der Erde unterscheidet sich die Elementhäufigkeit von der im Weltraum. So sind die im Universum dominierenden Elemente Wasserstoff und Helium selten, da sie vorwiegend in Sternen und Gasplaneten wie etwa Jupiter zu finden sind. Stattdessen sind die häufigesten Elemente Sauerstoff, Eisen und Silicium. Es gibt auf der Erde große Unterschiede in der Veteilung. So findet sich ein Großteil des Eisens im Erdkern, während Sauerstoff und Silicium vorwiegend in der Erdkruste zu finden sind. Betrachtet man andere Systeme auf der Erde, etwa die Meere oder biologische Systeme, ändern sich die Häufigkeiten der Elemente wiederum.

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