Kelimpahan unsur kimia adalah suatu ukuran keberadaan unsur relatif terhadap seluruh unsur yang ada di lingkungan. Kelimpahan diukur berdasarkan salah satu dari tiga cara berikut: berdasarkan fraksi massa (sama seperti fraksi berat); berdasarkan fraksi mol (fraksi jumlah atom, atau kadang-kadang fraksi molekul dalam gas); atau berdasarkan fraksi volume. Fraksi volume adalah ukuran kelimpahan umum dalam campuran gas seperti atmosfer planet, dan memiliki nilai yang sama dengan fraksi mol melekul untuk campuran gas pada kerapatan dan tekanan relatif rendah, serta campuran gas ideal. Kebanyakan nilai kelimpahan dalam artikel ini dinyatakan sebagai fraksi massa. Misalnya, kelimpahan oksigen dalam air dapat diukur dalam dua cara: fraksi massa sekitar 89%, karena nilai tersebut merupakan perbandingan massa air terhadap oksigen. Namun, fraksi molnya sebesar 33.3333...% karena hanya 1 atom dari 3 dalam molekul air, H2O, yang merupakan oksigen.
Hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta; helium berada di posisi kedua. Namun, pemeringkatan kelimpahan tidak merujuk kepada nomor atom; oksigen memiliki peringkat 3 kelimpahannya, tetapi memiliki nomor atom 8. Semua unsur lainnya secara substansial kurang umum.
Kelimpahan unsur-unsur ringan dengan baik diprediksi oleh model kosmologi standar, karena mereka sebagian besar diproduksi sesaat (misalnya, dalam beberapa ratus detik) setelah Big Bang, dalam proses yang dikenal sebagai nukleosintesis Big Bang. Unsur yang lebih berat sebagian besar terbentuk jauh di kemudian hari, dalam bintang.
Hidrogen dan helium diperkirakan menyusun sekitar 74% dan 24% dari semua materi baryonik di alam semesta berturut-turut. Meskipun hanya sebagian kecil dari alam semesta, "unsur-unsur berat" yang tersisa dapat sangat mempengaruhi fenomena astronomi. Hanya sekitar 2% (massa) dari cakram Galaksi Bima Sakti terdiri dari unsur-unsur berat.
Unsur-unsur yang lain dihasilkan oleh proses stellar.[2][3][4] Dalam astronomi, sebuah "logam" adalah unsur selain hidrogen atau helium. Perbedaan ini signifikan karena hidrogen dan helium adalah satu-satunya unsur yang diproduksi dalam jumlah yang signifikan di Big Bang. Dengan demikian, kelogaman dari galaksi atau benda lain merupakan indikasi aktivitas stellar, setelah Big Bang.
Kelimpahan unsur di Bumi
Bumi terbentuk dari awan yang sama dari materi yang membentuk Matahari, tetapi planet memperoleh komposisi yang berbeda selama pembentukan dan evolusi tata surya. Pada gilirannya, sejarah alam dari Bumi menyebabkan bagian planet ini memiliki konsentrasi unsur-unsur yang berbeda.
Massa Bumi adalah sekitar 5.98×1024 kg. Dalam jumlah besar, berdasarkan massa, Bumi sebagian besar terdiri dari besi (32.1%), oksigen (30.1%), silikon (15.1%), magnesium (13.9%), sulfur (2.9%), nikel (1.8%), kalsium (1.5%), dan aluminium (1.4%); dengan 1.2% yang tersisa terdiri dari unsur lainnya dalam jumlah runut.[5]
Komposisi meruah dari Bumi dengan massa-unsur secara kasar mirip dengan komposisi bruto tata surya, dengan perbedaan utama adalah bahwa bumi kehilangan banyak unsur hidrogen yang mudah menguap, helium, neon, dan nitrogen, serta karbon yang telah hilang sebagai hidrokarbon volatil. Komposisi unsur yang tersisa secara kasar mirip dengan bagian dalam planet "yang berbatu", yang terbentuk di zona termal di mana panas matahari mendorong senyawa volatil ke angkasa luar. Bumi mempertahankan oksigen sebagai komponen dengan massa terbesar kedua (dan fraksi-atom terbesar), terutama berasal dari oksigen yang dipertahankan dalam mineral silikat yang memiliki titik leleh yang sangat tinggi dan tekanan uap yang rendah.
Kelimpahan unsur di kerak Bumi
Kelimpahan (fraksi atom) unsur-unsur kimia di kerak benua bagian atas bumi sebagai fungsi dari nomor atom. Unsur-unsur paling langka di kerak (ditampilkan dalam warna kuning) adalah yang paling padat.
Kelimpahan massa dari sembilan unsur paling melimpah di kerak bumi (lihat artikel utama di atas) kurang lebih: oksigen 46%, silikon 28%, aluminium 8,2%, besi 5,6%, kalsium 4,2%, natrium 2,5%, magnesium 2,4%, kalium, 2,0%, dan titanium 0,61%. unsur-unsur lain muncul pada kurang dari 0,15%.
Grafik di sebelah kanan menggambarkan kelimpahan atom relatif unsur-unsur kimia dalam kerak benua bagian atas bumi, yang relatif dapat diakses untuk pengukuran dan estimasi.
Banyak unsur yang ditampilkan dalam grafik diklasifikasikan ke dalam (sebagian tumpang tindih) kategori:
Unsur pembentuk-batuan (unsur utama dalam area hijau, dan unsur minor di dalam area hijau terang);
Logam industri utama (produksi global >~3×107 kg/tahun; diberi label merah);
Logam berharga (diberi label ungu);
Sembilan "logam" paling jarang—enam unsur golongan platina plus Au, Re, dan Te (metalloid)—dalam area kuning.
Oksigen dan silikon adalah unsur menonjol cukup umum dalam kerak. Keduanya telah sering dikombinasikan dengan satu sama lain untuk membentuk mineral silikat yang umum.
Kelimpahan unsur di atmosfer
Urutan kelimpahan unsur berdasarkan fraksi volume (yang kira-kira mendekati fraksi mol molekul) di dalam atmosfer adalah nitrogen (78.1%), oksigen (20.9%),[6]argon (0.96%), diikuti oleh (dengan urutan acak) karbon dan hidrogen karena uap air dan karbon dioksida, yang merupakan sebagian besar dari kedua unsur di udara, merupakan komponen variabel. Sulfur, fosfor, dan semua unsur lain yang hadir dalam proporsi lebih rendah secara signifikan.
Terhadap massa, sel manusia terdiri dari 65–90% air (H2O), dan sebagian besar sisanya terdiri dari molekul organik yang mengandung karbon. Oleh karena itu oksigen berkontribusi pada sebagian besar massa tubuh manusia, diikuti oleh karbon. Hampir 99% dari massa tubuh manusia terdiri dari enam unsur: oksigen, karbon, hidrogen, nitrogen, kalsium, dan fosfor. Selanjutnya 0,75% terdiri dari lima unsur berikutnya: kalium, sulfur, klorin, natrium, dan magnesium. Hanya 17 unsur diketahui secara pasti akan diperlukan untuk kehidupan manusia, dengan satu unsur tambahan (fluor) dianggap bermanfaat untuk kekuatan enamel gigi. Beberapa jejak unsur lainnya mungkin memainkan peran dalam kesehatan mamalia. Boron dan silikon yang terutama diperlukan untuk tanaman tapi memiliki peran yang tidak pasti pada hewan. Unsur-unsur aluminium dan silikon, meskipun sangat umum di kerak bumi, adalah secara mencolok langka di tubuh manusia.[7]
