クラーク数

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クラーク数(クラークすう、: Clarke number)とは地球上の地表付近に存在する元素の割合を火成岩化学分析結果に基いて推定した結果を存在率(質量パーセント濃度)で表したものである[1]。一番多いのは酸素で、ケイ素アルミニウムの順に続く。クラーク数は科学史上の学説の一つにすぎず[2]、今日では最新の調査結果に基づいている別の統計資料を利用することが望ましい[3]

概要[編集]

アメリカ合衆国地球化学者フランク・クラークFrank Wigglesworth Clarke、1847 - 1931)は地表部付近から、海水面下10マイルまでの元素の割合を、岩石圏(重量パーセントで93.06%を占める)、水圏(同じく6.91%)、気圏(同じく0.03%)の3つの領域における値を合計することで求めた。ここで岩石圏での元素の割合は95%の火成岩、4%の頁岩、0.75%の砂岩、0.25%の石灰岩より成ると仮定し、火成岩の平均組成は5,159個の試料の分析値の平均でもって代表されると仮定している[4][5]

上位2つの元素である酸素とケイ素は主にケイ酸塩として岩石中に大量に存在する。第3位のアルミニウムはイオン化傾向が大きいため、天然では単体では存在せず、長石などのケイ酸塩、酸化物粘土鉱物などの化合物として存在している。第4位の鉄は地表付近にも2価および3価の原子価の状態で輝石などのケイ酸塩および磁鉄鉱のような酸化物などとして多く存在しているが、多くは金属または硫化物などとして地球中心部のに存在している。

また地殻ではカルシウムおよびマグネシウムのようなアルカリ土類金属は主に長石および輝石として、ナトリウムおよびカリウムのようなアルカリ金属は主に長石として存在するが、地球全体の質量の約67%を占めるマントルは主にかんらん岩の組成から成ると推定されるため、マグネシウムが多くなる。このためCIコンドライトの分析結果に基いて推定された、地殻深部、マントル、核まで含めた地球全体に存在する元素の割合を重量パーセントで表すと、鉄が34.63%と第1位となり、これに酸素(29.50%)、ケイ素(15.20%)、マグネシウム(12.70%)と続く(B. Mason (1966) による)。

ちなみにクラーク数順序の暗記法として「おっしゃられて貸そうかマ」:O(お)、Si、Al(しゃられ)、Fe(て)、Ca(か)、Na(そう:ソーダ)、K(か)、Mg(マ)で8番目まで覚えることができる。ついでに「提供は日立」:H(ひ)た、Ti(ち)で10番まで語呂合わせできる。

1番目から25番目までのクラーク数を以下に記す[5]

クラーク数
順位 元素 クラーク数
1 酸素 49.5
2 ケイ素 25.8
3 アルミニウム 7.56
4 4.70
5 カルシウム 3.39
6 ナトリウム 2.63
7 カリウム 2.40
8 マグネシウム 1.93
9 水素 0.83
10 チタン 0.46
11 塩素 0.19
12 マンガン 0.09
13 リン 0.08
14 炭素 0.08
15 硫黄 0.06
16 窒素 0.03
17 フッ素 0.03
18 ルビジウム 0.03
19 バリウム 0.023
20 ジルコニウム 0.02
21 クロム 0.02
22 ストロンチウム 0.02
23 バナジウム 0.015
24 ニッケル 0.01
25 0.01

脚注[編集]

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  1. ^ 福間の無機化学の講義 三訂版 著者:福間智人 p187
  2. ^ 海老原充「クラーク数―消えゆく数値?」、『化学と教育』第46巻第7号、1998年、 428頁。
  3. ^ 朽津耕三ら編、「2.3元素存在度」、『化学便覧』、改訂5版、丸善、p.I-63。等多数存在する。
  4. ^ B.メイスン 『一般地球化学』 松井義人・一国雅巳訳、岩波書店1970年
  5. ^ a b Clarke, F. W.; Washington, H. S. (1924). “The composition of the earth's crust”. US. Geol. Surv. Prof. Paper: 127. 

関連項目[編集]

参考文献[編集]

外部リンク[編集]