Elementverteilung

Elementverteilung bezeichnet die räumliche oder relative Verteilung chemischer Elemente in einem System. Sie wird in unterschiedlichen Kontexten untersucht, zum Beispiel in der Kosmologie, Geologie, Biologie oder Materialwissenschaft. Ziel ist es, Muster und die Ursachen für das Verteilungsverhalten zu verstehen, etwa wie Entstehungsgeschichte, Umweltbedingungen oder chemische Prozesse die Verteilung bestimmen.

Im Universum dominieren Wasserstoff und Helium; schwerere Elemente entstehen in Sternen und durch Supernovae und werden anschließend im interstellaren Medium verteilt. Die lokalen Abundanzen variieren je nach Herkunft von Sternen, Galaxien oder Regionen und verändern sich im Laufe der Zeit durch fortlaufende Sternentstehung und Verschmelzung von Materialien.

In der Erdkruste gehören Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen zu den häufigsten Elementen nach Masse; gefolgt von Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium. Diese Reihenfolge ergibt sich aus der Bildung von Silikaten und anderen Mineralien. Unterschiede treten zwischen Kruste, Mantel und Kern auf, und geochemische Prozesse wie Verwitterung, Differentiation und Eisengehalt beeinflussen die Verteilung.

In biologischen Systemen folgen Verteilungen funktionalen Anforderungen. Der menschliche Körper enthält überwiegend Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff; weitere Elemente wie Kalzium, Phosphor, Kalium und Schwefel sind wesentlich, während Spurenelemente wie Eisen, Zink oder Jod in sehr geringen Mengen vorkommen.

Zur Bestimmung der Elementverteilung dienen analytische Methoden wie Röntgenfluoreszenz (XRF), Massenspektrometrie (ICP-MS, INAA), Atomabsorptionsspektroskopie und geochemische Kartierungen. Anwendungen finden sich in der Ressourcenschonung, Umweltüberwachung, Planetologie und Materialforschung.