Abondance des éléments chimiques

Définition

L'abondance des éléments chimiques pour un élément donné est le rapport de cet élément présent dans l'environnement donné à celui des autres éléments dans le même environnement. Il est exprimé en rapport de masse.

La mesure de la présence ou de la rareté des éléments chimiques par rapport à d'autres éléments indique leur abondance dans l'Univers. Elle est mesurée en fraction massique, en fraction molaire ou en fraction volumique.

L'abondance des éléments chimiques dans la croûte continentale :

Abondance des éléments chimiques dans la croûte continentale supérieure de la Terre en fonction du numéro atomique. Les éléments marqués en rouge sont couramment utilisés pour les cellules solaires TF-Si, soit dans les couches p-i-n, soit dans d'autres couches de support.

Explications

L'abondance d'un élément est mesurée de trois manières :

1. Fraction de masse : c'est le rapport de la masse de la substance à celle de la masse du mélange total.
2. Fraction molaire : c'est le rapport des moles du composant à ce nombre total de moles du mélange.
3. Fraction volumique : c'est le rapport du volume du composant à celui du volume du mélange total. Il s'agit d'une mesure d'abondance courante dans les gaz mixtes, et sa valeur est similaire à la fraction molaire moléculaire pour les mélanges de gaz qui sont à des densités et pressions relativement faibles, et les mélanges de gaz idéaux. La plupart de l'abondance est exprimée en rapports de masse.

Dans l'Univers

Dans l'eau, la fraction massique de l'abondance de l'oxygène est de 89 % tandis que celle de l'hydrogène est de 11 %. Mais une mole d'eau contient une mole d'oxygène et 2 moles d'hydrogène. Par conséquent, la fraction molaire d'oxygène est de 33 % dans l'eau.

L'hydrogène et l'hélium sont les éléments les plus abondants dans l'Univers. L'abondance de la fraction massique d'hydrogène dans l'univers est de 74 % et celle de l'hélium est de 23–24 %. D'autre part, la fraction molaire de l'Hydrogène dans l'Univers est de 92 % et celle de l'Hélium est de 8 %.

Ceci, cependant, change pour l'atmosphère extérieure de Jupiter car l'hydrogène y est présent sous forme de molécule diatomique. La fraction volumique est de 86 % d'hydrogène et de 13 % d'hélium.

Le big bang est daté de 13,2 milliards d'années, ce qui est également considéré comme l'âge de l'Univers. La composition de l'Univers est de 23 % de matière noire dont la composition n'est pas connue, 73 % d'énergie noire, et 4 % de baryons. La matière baryonique est composée de protons, de neutrons et d'électrons et peut parfois également contenir des ions.

Les numéros atomiques de l'hydrogène et de l'hélium sont 1 et 2 et sont donc les éléments les plus légers. Ces éléments ont été produits lors de la synthèse du nucléo primordial.

Bien que son numéro atomique soit 8, l'oxygène est le troisième élément le plus abondant. Le carbone, le Néon, l'azote, le magnésium et d'autres suivent. Ces éléments plus lourds ont été produits lors de la synthèse des nucléos des supernovas.

Ces éléments plus lourds représentent moins de 1 % de la masse baryonique mais jouent un rôle majeur dans l'émergence de la vie. Ces éléments ont été produits lors de la synthèse du nucléo-primordial. Bien que son numéro atomique soit 8, l'oxygène est le troisième élément le plus abondant.

Le carbone, le néon, l'azote, le magnésium et d'autres suivent. Ces éléments plus lourds ont été produits lors de la synthèse des nucléos des supernovas. Ces éléments plus lourds représentent moins de 1 % de la masse baryonique mais jouent un rôle majeur dans l'émergence de la vie. Ces éléments ont été produits lors de la synthèse du nucléo primordial.

Bien que son numéro atomique soit 8, l'oxygène est le troisième élément le plus abondant. Le carbone, le néon, l'azote, le magnésium et d'autres suivent. Ces éléments plus lourds ont été produits lors de la synthèse des nucléos des supernovas. Ces éléments plus lourds représentent moins de 1 % de la masse baryonique mais jouent un rôle majeur dans l'émergence de la vie.

Variation concernant le numéro atomique (z)

L'abondance d'un élément décroît exponentiellement avec le numéro atomique (z). Le lithium, le béryllium et le bore sont des exceptions qui montrent des épuisements malgré des numéros atomiques inférieurs. Le fer, Fe 56, est un nucléide stable et est généralement un point final de nombreuses réactions de synthèse nucléo.

Les éléments dont le numéro atomique est supérieur à celui du Fer se raréfient progressivement car ils se forment lors de réactions d'absorption d'énergie. L'énergétique favorable de leur formation est la raison de l'abondance relative d'éléments de numéros atomiques pairs.

Abondance sur Terre et sur d'autres planètes

Les planètes extérieures, y compris Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, ont une abondance élémentaire similaire à celle du Soleil et de l'Univers. Dans les planètes rocheuses intérieures, y compris la Terre, il y a un épuisement de l'hydrogène, de l'hélium, du néon, de l'azote et du carbone à cause du chauffage solaire.

Alors que la croûte et le manteau terrestres sont principalement constitués d'oxygène, de silicium, de magnésium et d'aluminium, le noyau est constitué de fer et de nickel. La variation de l'abondance des éléments dans différents environnements peut être attribuée aux interactions chimiques avec le milieu dans lequel ils résident.

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