DIE NATLIRWISSENSCHAFTEN I8. Jahrgang 29. August x93o Heft 35

Die H~ufigkeit der chemischen Elemente. Won IDA und WALTER NODDACK, Berlin.

Der Begriff ,,HAufigkeit" ist bei den chemischen Elementen wohl so alt wie die Kenntnis der Ele- mente selbst. Man hat schon immer zwischen h~ufigen und seltenen Elementen unterschieden und zum BeispieI die Seltenheit des Gotdes als Wert- messer benutzt. Ehe man aber diesen Begriff in einer Zahl ausdrficken konnte, bedurfte es eines ungeheuren chemisch-analytischen Materials. Dann allerdings zeigte es sich, dab die HAufigkeit eines jeden Elements keine Zufallsgr613e seiu kann, son- dern dal3 sie gewissen unbekannten Gesetzen unter- liegt. Man land, dal3 die leichten Elemente hi, u- tiger sind als die schweren, ferner, dab die Elemente mit gerader Ordnungszahl im allgemeinen h~utiger sind als die mit~ ungerader Ordnungszahl. Auch das System, auf das man die HAufigkeit der Elemente bezog, erfuhr im Laufe der Zeit eine Erweiterung. WAhrend man frfiher die Elemente als selten oder hitufig nach dem Grade bezeichnete, wie sie sich an einzelnen StelIen der Erde gewinnen lieBen, so dat3 zum Beispiel die Auffindung neuer Mineralien ein Element scheinbar erheblich hAufiger machen konnte, zog man atlm~hlich die ganze Erdrinde als Bezugssystem heran. -- Nun stellt aber auch diese Schicht nur einen kleinen ]3ruchteil des ganzen Erdk6rpers dar, fiber dessen Inneres wir keine chemischen Daten besitzen. Eine ungefiihre Vorstellung fiber die t3~teiligung der einzelnen Elemente am Aufbau des Erdinnern kann man durch Analogieschlfisse aus den Analysen yon Stein- und Eisenmeteoriten gewinnen. Diese Ana- lysen und die spektroskopische Untersuchung der Sterne geben zugleich ein Bild fiber die Verbreitung der Elemente im Weltall, so dab wir heute quali- ta t iv schon recht gut fiber den chemischen Aufbau der Sternsysteme unterrichtet sind. W'ir k6nnen aus den bisherigen Untersuchungen annehmen, dab alle Elemente, die wir auf der Erde finden, auch auf den andern Sternen vorkommen; wir kennen auch den Anteil der h~ufigeren Elemente in den Meteoriten; wir wissen ferner yon einigen Elemen- ten, dal3 ihre Isotopenverteilung in den Meteoriten dieselbe ist wie auf der Erde; aber wir wissen noch sehr wenig fiber den Anteil der schweren Elemente am Aufbau der Welt.

Und doch ist diese Frage yon groBer Wichtig- keit. Seit uns die Radioaktivit~t, die Kernzer- legung und der Nachweis der ganzzahligen Iso- topen gelehrt haben, dab zwischen den Atomen der verschiedenen Elemente Beziehungen bestehen, k6nnen wit annehmen, dab die HAutigkeit der Elemente im Weltall eine wohl definierte Kern- eigenschaft ist. Wenn wires begrfil3en, dab ASTON jetzt beginnt, yon vielisotopigen Elementen die

Massenanteile der einzelnen Komponenten fest- zustellen, dfirfen wir nicht vergessen, dab erst die relative H~iufigkeit der Isotopen eines Elementes zusammen mit der absoluten Hiiufigkeit dieses Mischelements die HAufigkeit der einzelnen Kern- arten ergibt. Erst wenn wit diese letzten Zahlen besitzen, haben wir eine feste Unterlage ffir Vor- stellungen fiber die Ents tehung und die Stabilit~it der chemischen Etemente.

Im folgenden wollen wir kurz die Resultate yon Untersuchungen wiedergeben, die wit im Laufe yon acht Jahren fiber die Verteilung und die H~iufig- keit der chemischen Elemente ausgeffihrt haben 1. Diese Arbeiten begannen 1922 mit dem Suchen nach den fehlenden Elementen mit den Ordnungs- zahlen 43 und 75, /iber deren Auffindung wit 1925 in dieser Zeitschrift berichteten. Da diese Elemente in Mineralien nur in sehr kleiner Konzentration vorhanden sind, mul3ten wir sie weitgehend an- reichern, um ihren Nachweis physikalisch oder chemisch zu ffihren. Bei diesen Anreicherungen fanden wir, dal3 eine Reihe yon anderen seltenen Elementen, die in den Mineralien in kleiner Menge verborgen sind, ebenfalls zum Vorschein kamen. Wir dehnten unsere Untersuchungen allmMalich auf sehr viele Elemente aus, um ein Urteil fiber ihre H~uf.igkeit und Verteilung zu gewinnen. Da die bekannten chemischen ]3estimmungsmethoden ffir viele Elemente, wenn diese in sehr kleiner Konzentration vorliegen, noch unbrauchbar sind, bemfihten wir uns, neue Verfahren zur Anreiche- rung und Bestimmung einer Anzahl seltener Ele- mente, wie z .B. Germanium, Gallium, Indium, Ruthenium und Osmium, auszuarbeiten, um sie noch in Konzentrat ionen yon i o - 8 lO-9 sicher zu erfassen. Eine sehr wertvolle Hilfe leisteten uns dabei die Bogen- und vor allem die R6ntgenspektro- skopie. Das Bogenspektrogramm benutzten wit hiiufig zum Aufsuchen kleiner Mengen yon Ele- menten an Hand der letzten Linien. Das R6ntgen- spektrogramm mit seinen einigermal3en quanti- tat iven Angaben diente beim Studium neuer Tren- nungsmethoden als Reagens, ob eine vorgenom- mene Trennungsoperation den gewfinschten Erfolg gebracht hat te; ferner verwandten wit es zur Ana- lyse yon Anreicherungsprodukten, deren Menge fiir die chemische Analyse zu gering war. Wir ffihrten im Laufe der Zeit Analysen yon etwa 16oo kos- mischen und irdischen Mineralien und eine AnzahI yon Analysen kfinstlicher Mischungen aus. Es wurde nicht bei allen Anatysen auf alle Elemente

1 Eine eingehende Darstellung der angewandten analytischen Methoden und atler Resultate wird an anderer Stelle ver6ffentlicht.

Nw. t93o 59

758 NODDACK: Die t tgufigkcit

geaeh te t , sonde rn me i s t n u r au f b e s t i m m t e G r u p p e n yon E l e m e n t e n , abe r die V e r w e n d u n g de r R 6 n t - genspek t ro skop ie b r a c h t e es m i t sich, d a b eine wei te re A n z a h l yon E l e m e n t e n s ich au f de r p h o t o - g r a p h i s c h e n P l a t t e d o k u m e n t i e r t e . N u r bei den G e m i s c h a n a l y s e n b e m t i h t e n wir uns, alle E l e m e n t e , m i t A u s n a h m e de r Ede lgase u n d de r ku rz l eb igen Rad ioe l emen te , sowei t wie m6gl ich g r a v i m e t r i s c h zu b e s t i m m e n . - - D a diese A r b e i t e n eine g e r a u m e Zei t in A n s p r u c h n e h m e n , s ind m a n c h e de r Ana - lysen n o c h n i c h t abgeschlossen . Wi r g l auben aber , d a b be re i t s die bis j e t z t g e w o n n e n e n R e s u l t a t e eine Re ihe n e u e r T a t s a c h e n e n t h a l t e n .

Die Hgu/igkeit in der Erdrinde.

V o m p r a k t i s c h e n S t a n d p u n k t e aus i n t e r e s s i e r t vo r a l l em die Hf~ufigkeit der E l e m e n t e in de r uns zug~ngl ichen E r d r i n d e , d a sie ein Mal3 daf t i r g ibt , wieviel wi r yon j edem E l e m e n t gewinnen k6nnen . Die zuver l / i ss igs ten A n g a b e n t iber diese H~tufig- ke i t sve r t e i l ung v e r d a n k e n wir CLARK>= u n d W A S H I N G T O N I, die au s den E r g e b n i s s e n yon meh- r e r en t a u s e n d A n a l y s e n yon E r u p t i v g e s t e i n e n , die im L a b o r a t o r i u m des U. S. Geol. S u r v e y ausgef f ih r t waren , e inen M i t t e l w e r t ftir die H~tufigkeit v ie ler E l e m e n t e b i lde ten . Sie leg ten i h r en B e r e c h n u n g e n eine E r d r i n d e n d i c k e yon e twa I 6 k m zugrunde . D a n a c h den A n g a b e n yon CLARKE 95 % dieser Sch ich t aus E r u p t i v g e s t e i n e n und 5 % aus Sedi- m e n t e n bes t ehen , i s t die Z u s a m m e n s e t z u n g de r E r d r i n d e i m wesen t l i chen d u t c h die m i t t l e r e Zu- s a m m e n s e t z u n g de r E r u p t i v g e s t e i n e gegeben. N a c h CLARKE u n d WASmNGTON is t die E r d r i n d e e in Gemisch yon Si l ica ten yon A l u m i n i u m , Eisen, Magnes ium, Calcium, N a t r i u m u n d Blal ium; alle a n d e r e n E l e m e n t e s ind n u r in ger inger Menge vor - h a n d e n . Auf G r u n d d e r B e r e c h n u n g e n dieser b e i d e n F o r s c h e r h a t m a n o f tma l s ve r such t , die H~uf igke i t a l ler b e k a n n t e n E l e m e n t e in de r E r d r i n d e abzu - sch~tzen . Diese H ~ u f i g k e i t s s c h ~ t z u n g e n t r a g e n eine gewisse U n s i c h e r h e i t in sich, d a m a n gene ig t war , die H ~ u f i g k e i t se l t ener E l e m e n t e aus ih re r H~uf igke i t a n K o n z e n t r a t i o n s s t e l l e n abzu le i t en , die ke ine s t a t i s t i s che B e d e u t u n g ftir die G e s a m t - m e n g e h a b e n , u n d so h~uf ig ein v e r z e r r t e s Bi ld ih re r wi rk l i chen H~uf igke i t erhie l t .

Die l ?o r t s ch r i t t e in de r K u n s t de r Ana lyse b r a c h t e n im Laufe der Zei t i m m e r neue Nachweise i n s b e s o n d e r e d ispers v e r t e i l t e r se l t ene r E l e m e n t e . E i n e n wich t igen Anstol3 zu d e r a r t i g e n U n t e r - s u c h u n g e n gaben die A r b e i t e n yon V . M . GOLD- S C H M I D T 2, der au f G r u n d se iner Vor s t e l l ungen fiber die T a r n u n g se l tener E l e m e n t e eine Re ihe sel- t e n e r V o r k o m m n i s s e v o r a u s s a g e n u n d zum Teil a u c h bes t~ t igen konn te .

So d t i r f te es a n de r Zei t sein, a n den b i she r be- k a n n t e n t t~u f ig ke i t s t abe l l en einige K o r r e k t i o n e n

1 CLARKE U. ~VASHINGTON, The composition of the ear th crust. U.S. Geol. Survey. Prof. Paper I27.

2 V. iVI. GOLDSeHMIDT, Verteilungsgesetze der Ele- mente t - -8 .

der chemischen Elemente. [ Die Natur- [wissenschaften

v o r z u n e h m e n . Hierf f i r k o m m e n n a c h unse re r An- s i ch t vo r a l l em fo lgende E l e m e n t e in B e t r a c h t : Scand ium, Zink, Gal l ium, G e r m a n i u m , Selen, R u t h e n i u m , R h o d i u m , P a l l a d i u m , I n d i u m , Tel lur , Osmium, I r i d ium, P l a t i n u n d Tha l l i um. Die Ten- denz dieser K o r r e k t i o n e n geh t ganz a l lgemein da- h in , d a b sich die H/ iuf igke i t s e l t ene r E l e m e n t e ver - gr613ert. Neu e inzuf t igen s ind die H~uf igke i t en yon M a s u r i u m u n d R h e n i u m .

U m e inen i3be rb l i ck f iber die H~uf igke i t d e r E l e m e n t e in de r E r d r i n d e zu gewinnen , m i s c h t e n wir I i o h~ufige E r u p t i v g e s t e i n e aus v e r s c h i e d e n e n E r d t e i l e n u n d a n a t y s i e r t e n das Gemisch au f die m e i s t e n c h e m i s c h e n E l e m e n t e h i m F t i r die Ab- s c h ~ t z u n g e n de r e inze tnen H~uf igke i t en zogen wir aul3erdem das Ma te r i a l he ran , das sich bei u n s e r e n e ingangs e r w ~ h n t e n 16oo M i n e r a l a n a l y s e n ange- s a m m e l t h a t t e . Ff i r die hguf ige ren E l e m e n t e er- h i e l t en wir Zahlen , die d e n e n yon CLARKE u n d W A S H I N G T O N n a h e s t e h e n ; dagegen e r h 6 h t e n s ich die Hguf igke i t en ftir e ine A n z a h l se l t ener E l e m e n t e e rheb l ich . I n TabeI le I geben wir die Hguf igke i t en de r E l e m e n t e in An te i l en de r G e s a m t m a s s e wieder . Spa l t e I e n t h ~ I t die O r d n u n g s z a h l e n de r E l e m e n t e , Spa l t e 2 ih re Symbole , Spa l te 3 die Hguf igke i t de r E l e m e n t e n a c h CLARKE u n d WASHINGTON n a c h de r B e r e c h n u n g yon G. BI¢RG 1, Spa l te 4 die von n n s kor r ig ie r t en HXufigkei ten .

I m fo lgenden wollen wir die n e u e n Zah len k u r z e r lgu te rn .

Scandium.. Aus den spek t ro skop i schen Mes- s u n g e n yon EBERHARD wissen wit , d a b S c a n d i u m ein sehr v e r b r e i t e t e s E l e m e n t ist . "vVir f a n d e n in dem Gemisch von E r u p t i v g e s t e i n e n seine Hauf ig - ke i t zu 6 . io -6.

Zink. In der chemisc~len Ana lyse werden kleine Mengen Z i n k of t f ibersehen, da seine Neigung , als Sulf id in s au re r L 6 s u n g m i t K u p f e r zu fallen, f e rne r die F l t i ch t igke i t yon Z i n k o x y d u n d die Farb los ig - k e i t der Z i n k v e r b i n d u n g e n se inen Nachweis ez- schweren . Wi r f a n d e n in den Ges t e inen im Mi t t e l Z n = 2 " I O 4 .

Gall.ium. Dieses E l e m e n t v e r b i r g t s ich vorzugs - weise h i n t e r d e m A l u m i n i u m , so d a b sein Vor- k o m m e n in su l f id ischen Minera l i en s t a t i s t i s ch ke ine Rol le spielt . Der b i she r a n g e n o m m e n e H~tufigkeits- w e r t I - Io -9 i s t viel zu ger ing; in den Si l ica ten f a n d e n wi t im Mi t t e l Ga = 2 - IO -~.

Germanium. A u c h dieses E l e m e n t is t viel h~ufiger , als b i she r me i s t a n g e n o m m e n wurde. E s f inder sich, wie IV[ENDELEJEFF voraussag te , in f a s t a l len Si l icaten, aus d e n e n das W a s s e r n o c h n i c h t G e r m a n i u m o x y d a u s g e l a u g t ha t . In den l e t z t en J a h r e n wurde es m e h r f a c h in e inigen Si l ica ten b e o b a c h t e t 2. Wi r f a n d e n s t a t t der b i she r ange- s e t z t en H~uf igke i t yon 3 " IO-1~ in de r E r d r i n d e e inen G e h a l t yon Ge = I • i o -6.

Selen beg le i t e t fas t s te t s den Schwefel in s u n f id ischen Erzen . I m Mit te l f a n d e n wir das Ver- h~ l tn i s Schwefel : Selen =- 6oo : 1. Aus der H~ufig-

1 B E H R E N D U. B E R G , Chem. Geologie. Enke 1927. 2 Vgl. J. PAPIst, Econ. Geol. 24, 47 ° (1929).

}!eft 35. | N O D D A C K : Die Haufigkeit der chemischen Elemente. 7 5 9 29 . 8. I 9 3 o l

T a b e l l e I . H~iufigkeit der Elemente in der Erdrinde.

f 2 - - = ! l ~ c h Xnclerungen i Naeh I Xnderungel t Nach XIlclet'tlllgell ! Nach Xllderungen WASHINGTON, naeh Neube..i WASHINGTON. nach Neube- WASHINGTON, l~ach Neube- WABHINGTON,I~ach Neube-

s t immungen C L A R K E stinlmungen I C L A R K E stimmungen CLARKE stimmungen C L A R K E I lderVeri~sser (und G, BERG) dergerfasser[i (un(1 O. BERG) derVerfasser . . . . . [(und O. BERG) lderVerfasser[[ und G. BERG)

i H 8,8 zo -a 2 He 4,2 Io-~ 3 ~ Li 5,0 Io-:' %o5 . . . . - .

1~4 I0 ~a 6 C 8,7 IO -~ 7 N 3~o I o - ~ 8 O 4 , 9 4 2 . ~o -~

I o ~ Na 12 Mg ~3 A1 ~4 S i I5 P ~6 S x7 CI i~ A 19 K 20 C a 2~ Sc

2 , 7 t o - ~ 5 ,0 1o - s 2 ,64 I 0 - z 1 ,94 IO -~ 7 ,51 IO - 2 2 ,575 Io ~ l 1 ,2 IO - a 4,8 IO -t L88 ~o -~ 3,6 I o -~ 2~4 IO - ~ 3 , 3 9 l O - a 7 ,5 10 - 7

22 T i 5 , 8 . IO -~ 23 L 1 , 6 . IO - ~ 2 4 3 , 3 " IO-~ 25 M n 8 , 0 . IO - ~ 2 6 F e i 4 , 7 " IO -~ 2 7 C o , 1 ,8 1o -~ 28 N i 1 ,8- IO -~ 29 C u z , o . IO - ~ 3 ° Z n I~ 5 , 7 " Io -a 31 G a I 1 , o . 10--9

3z g e 3,o- xo -l' 33 A s [ 5 , 5 " IO -~ 34 S e ' 2 , 5 " ~ o - 8

35 B r 6 o . i o -~

56 i i ~ i =,o. , o - ~ 37 : 3 ,4 I o -~ 3 8 ' , ~ I 1 ,7 - IO-" 39 5 , 5 " I o - a 4 ° Z r J 2 , 3 - IO "* 41 [ N b ~ 40" io-8

6. IO -'a 42 i Mo 7~2" IO -B

2 " IO--*" 2 * I 0 .7 I • IO -~

8 - I 0 . 7

43 I M a I - - I " I o - ~

i . , , . . - . 5.,0-, 45 9~O" IO -13 I " IO -~/ 4 6 P d ] 8 , 5 - I o -~a 5 " Io-S 4 7 A g 4 , 0 . 1o - s 4 8 ,, Cd t , r - ~o -~ 4 9 i h i 50 Sn 5 I S b 52 T e 55 J 54iL 55 56 ~ Ba 57 [ La 58 Ce 5 9 P r 6o N d 62 S m 63 E u 64 G d

9 , 0 - IO - s I - IO -~ 6 , 0 - i o -~ 2 , 3 . iff-7 6~o- IO - I~ I * IO -s, 6,0- IO -~ 2 , 4 . IO -11 7~0" IO -~

6 , 0 . i o -" 2 , 7 - i o ~ 4,0. iO-S 1 , 7 . i o -~

6 , o . IO "" 2 , 0 - i o -~

6,O- IO '-~

I 65 T b l L o . Io "-~ 66 I ) y ' o 6 , . Io -~ 6 7 H O I , O - I o -~ 68 Er 5,o- Io -~ 69 Tul I,O- Io -6 70 Y b I 6~o. IO -~ 7~ C p ! 1 , 4 - I o -~ 72 2 ~ 0 . 10 -5 73 T a . 1 , 2 - IO -~ 7 4 W i 5 , 5 " I o ~ 75 Re [ -

Os [ 6 ,o 76 • IO "-i~ 7 7 I r 3 , o - xo - l ~ 78 P t r 8 , 0 . Io - n 79 A u [ I ,O . xo -~ 8 o H g I 2 , 7 - IO "~ 81 T t ' 8 , 5 - I o - i ° 82 P b 8 , 0 . ro -~ 83 t~i 3 , 4 " IO-S 9o Th 2 , 5 - IO-: ' 9 2 U 5 , 0 . IO ~s

I • IO -g 5 " I O-~ I • I 0 -g

5 ' Io-S

I ' 10 -7

kei t des Schwefe ls yon 5 " I ° - 4 berechnet sich daher S e ~ 8 • I O - ~ .

I?uthenium, R h o d i u m , P a l l a d i u m , O s m i u m , Iridium, Platin. Die Hf iuf igke i t dieser E l e m e n t e in der Erdr inde wird nicht , w ie v ie l fach angenom- men wurde, durch ihr V o r k o m m e n in den set tenen P la t inerzen b e s t i m m t , so dab die bisher ge sch~tz t e n W e r t e ftir ihre H ~ u f i g k e i t e n viel zn gering sind. D ie se 6 Meta l le f inden s ich sehr dispers ver te i l t in v ie len o x y d i s c h e n und sul f id ischen Mineral ienL B e i m Pa l lad ium, das of t in sul f id ischen Eisenerzen ge funden wird, und be im P la t in h a t man dies schon frfiher mehrtach bemerkt . F a s t al le Ol iv ine und ihre Zerse t zu ngsp rodukte en tha l t en die 6 P la t inmeta l l e z u I o - s IO- L In den pr im~ren Magne tk i e sen s ind sie in K o n z e n t r a t i o n e n yon IO- ~ - I o - ~ entha l ten .

R u t h e n i u m , O s m i u m und P la t in Ianden wir im Chromeisenste in , R u t h e n i u m und O s m i u m zu- wei len im M o l y b d ~ n g l a n z . R h o d i u m und Iri- d ium s ind zuwe i l en in Nicke l - nnd K o b a l t e r z e n angere ichert . ~ q r schXtzen den Gehal t der Erd- r inde an R u t h e n i u m zu 5 " I o - S (s tat t 2, 3 • i o - i S ) , a n R h o d i u m z u i • I o - 8 ( s t a t t 9 " I o - 1 8 ) , a n P a l l a - d i u m zu 5 " I o n s (s tat t 8,5 " Io-13), an O s m i u m zu 5" I o - S ( s ta t t 6 . Io - i~ ) , an Ir id ium zu i . i o - s ( s ta t t 3" Io - i~ ) und an P la t in zu 5 • I o - S (s tat t 8 . I o - n ) .

lndium. Dieses E l e m e n t I indet s ich n icht nur als Beg le i t er des Zinks in sul f id ischen Erzen, aus denen m a n seine H~iufigkeit in der Erdrinde zu 9" IO-9 g e s c h i t z t hat , sondern in k le inen Mengen sehr verbre i t e t auch in o x y d i s c h e n Mineral ien, z. t3. Chromeisenste in . In den Mineral ien der Res t - krys ta l l i sa t ionen , besonders denen der dre iwert igen Erden, ist es h~tufig be tr icht l i ch angereichert. Wir fanden se ine rnitt lere H ~ u f i g k e i t zu In = I - IO-L

Tellur. Die wirkl ichen Tel lurmineral ien sind sehr selten und erlauben keinen SchluB auf die H/iuf igkeit dieses Elementes , die bisher zu 6 - IO -i" a n g e n o m m e n wurde. Wir fanden das Tellur in sehr vielen Sulf iden, besonders solchen des Kupfers und des Molybdiins, ferner in fast allen S e l e n -

nfineralien. W i t s c h i t z e n seine H~iufigkeit zu T e = I • I O - 8 .

Thal l ium. A u c h b e i m Thal l ium h a t ma n die H~iufigkeit infolge seiner groBen Dispersi t~t viel zu gering gesch/itzt. Es f inder sich in kleiner t{on- zentrat ion in den meis ten Si l icaten, ferner als s t~ndiger B e g l e i t e r in den Sulf iden des Eisens , Kupfers und Zinks. Wir s c h i t z e n seine H i u f i g k e i t zu T1 = I • Io -~ ( s ta t t 8, 5 . i o - i ° ) .

Rhenium und Masurium. N e u h inzu k o m m e n (lie Hamfigkei ten dieser be iden E l e m e n t e in der Erdrinde, yon denen der VVert I . Io -~ Ifir das R h e n i u m schon recht s icher i s t l, da er aus zahl- re ichen A n a l y s e n g e w o n n e n wurde . Ffir Masur imn setzen wir die t{ / iuf igkeit ebenfal ls zu I . ~o -9 an, g lauben aber, dab s ich dieser W e f t bei wei teren U n t e r s u c h u n g e n noch ein w e n i g erh6hen wird.

In Fig. I haben wir die H ~ u f i g k e i t der E l e m e n t e i n der Erdrinde graphisch dargestelIt. Absz isse i s t die Ordnungszahl , Ordinate der L o g a r i t h m u s der H/ iuf igkei t . D i e auf fa l l ends te E i g e n sc h a f t der recht unregelm~Bigen Kurve ist, dab die ungerad- zahl igen E l e m e n t e im a l lgemeinen se l tener s ind als ihre geradzahl igen Nachbarn ( H A R K I N s s c h e

Regel) . D i e H ~ u f i g k e i t s t e ig t bei den le ichten EIe- m e n t e n bis in die Gegend Sauerstoff , Si l ic ium, E i sen an u n d IMlt dann u n r e g e l m i B i g zu den schwereren E l e m e n t e n ab. Aul3erordent l ich se l ten s ind die me i s t en Edelgase .

Die HauJigkeit in 3leteoriten. Die uns zug~ngl iche Erdr inde s te l l t e inen so

k le inen und di f ferenzierten Tei l des U n i v e r s u m s dar, dab die ffir sic ge l tende H i u f i g k e i t der che- mischen E l e m e n t e sicher nur ein verzerrtes Bi ld der Wel ta l l sh~uf igke i t ist . Es i s t daher y o n be- sonderem Interesse, die e inzigen auBerirdischen , ,Mineratien", die wir kennen, die Meteorite, der chemischen A n a l y s e zu unterwerfen .

V g l . I . u . V¢. N O D D A C K , Geochemie des Rheniums (Z. physik. Chem. im Druck). Dort sind zahlreiche Vorkommen der Platinmetalle zahlenm~Big angegeben.

59*

76o NODDACK: Die HXufigkeit

Man unterscheidet im allgemeinen zwischen Steinmeteoriten und Eisenmeteoriten. Zwischen diesen beiden Extremen gibt es viele 1)berg~nge, die man -- mit steigendem Eisengehalt -- als Chondrite, Mesosiderite und Pallasite bezeiehnet. Die reinen Steinmeteoriten bestehen im wesent- lichen aus Magnesiumsilicat, sie enthalten daneben Eisen, Aluminium, Natrium, Calcium, Kalium und

0 ,

der chemischen Elemente. [ Die Natur- [ w i ~ n s c h a f t e n

- - in Stein- oder Eisenmeteoriten nachgewiesen oder wahrscheinlich gemacht wurden.

Wit haben in der Tabelle unter den Ordnungs- zahlen die Symbole derjenigen Elemente ange- geben, die in ~{eteoriten bekannt waren; die nicht nachgewiesenen sind durch einen Strich stat t des Symbols gekennzeichnet.

Wie man aus der Tabelle erkennt, hat das

0 j). !

' ~ ;Vd ! # f [ w !rh

iv, Ilk~ - ~ VI I ! ! I I IV1 ~; u

~o go | j, 60 "0 80 dg . z l /

Fig. I. H~nfigkeit der Elemente in der Erdrinde.

Titan in merklichen Mengen. Die Eisenmeteoriten bestehen aus Nickeleisen mit etwas Kobalt, der Nickelgehalt schwankt im allgemeinen zwischen 2 und Io%. Sowohl die Eisen- wie die Stein- meteorite enthalten hliufig Einschlfisse yon Eisen- sulfid, die man als Troilit bezeichnet.

Neben den genannten Elementen wurden im Laufe der Zeit immer weitere kleine Beimengungen gefunden, so dab man schon eine ganze Anzahl der irdischen Elemente in den ~{eteoriten nachgewiesen hat 1. In Tabelle 2 geben wir einen 13berblick fiber die Elemente, die -- nach der bisherigen Literatur

i Vgl. COHEN, Meteoritenkunde I9OI -- 19o3. --V. M. GOLDSCaMIDT, Royal Inst. of Gr. Britain, Distribution of the Chemical Elements I929.

periodische System der in den Meteoriten nach- gewiesenen Elemente noch sehr viele Lficken. Ferner weichen die Angaben fiber den Gehalt der selteneren Bestandteile stark voneinander ab.

Es schien uns daher lohnend, einerseits den Nachweis der dort fehlenden Elemente zu ffihren, andererseits ihre Mengen m6glichst genau zu be- stimmen. Es war natfirlich yon vornherein anzu- nehmen, dab es bei Verwendung yon genfigendem ~{aterial gelingen wfirde, alle auf der Erde bekann- ten Elemente auch in Meteoriten nachzuweisen.

]3el der Untersuchung zahlreicher Stein- und Eisenmeteoriten fanden wir in der Tat fast alle irdischen Elemente. Dabei zeigte sich, daB nicht nur die Konzentration der Hauptbestandteile

Tabelle 2. Elemente, die - - nach der bisher~gen Literatur - - in Stein- oder i_. Eisenmeteoriten nachgewiesen oder wahrscheinlich gema¢_ht wurden. H He

I± ± J i i I2

N a Mg AI

I ' 25 26 I 27 [ 28 29 ] 3o 1 3x 19 20 21 22 23 24 K c a - Ti - - Cr .Un r o Co I Ni I Cu I - - i - -

37 3 8 3 9 ! 4 ° 4I 42 i 43 4 4 1 4 5 ! 4 6 4}' 48 49 . . . . . . . . Mo - - R u R h i Pd Ag - - , - -

55 56 ,157--7 Ii 72 73 74 75 76 77 78 79 'i 80 i 81 i

- - - - { - - - : . . . . O s I r P t Au - - - -

87 88 89 9 o 9 T 9 ~ - - IRa - - T h - - U

.~ I ~ 7 # ! ~ ~ , o ! - ! c i - - - 1 I3 14 1 I5 :[6 17 18

Si P S C[ - -

32 33 34 [ 35 36 Ge As ~ ! - - - -

5o 5I 52 53 54 Sit - -

82 ' 83 84 I 85 86 . . . . . . i

H e f t 35. ]

29• B. I93O j NODDACK: Die HAufigkeit der chemischen Elemente. 76x

(Sauerstoff, Silicium, Magnesium und Eisen bei den Steinmeteoriten, Eisen, Nickel, Kobalt bei den Eisenmeteoriten) schwankt, sondern dab auch der Gehalt der Nebenbestandteile oft um eine Gr6Ben- ordnung variiert. Um also die mitt lere H~iufigkeit der Elemente in den Meteoriten zu bestimmen, muBten wir in ~hnlicher Weise, wie man es bei der Erforschung der Erdrinde getan hatte, eine Mittelwertsanalyse yon m6glichst vielen Meteo- riten ausfiihren. Da man bei den Meteoriten 3 Hauptphasen unterscheidet, n~mlich Silicat, Eisen und Sulfid, gingen wir folgendermaBen vor:

Von 4 2 Steinmeteoriten (verschiedener Fall- orte), die m6glichst geringe Verwitterung zeigten, entfernten wir mechanisch sorgf~iltig die Schmelz- rinde, bis keine Verwitterungseinfltisse mehr zu sehen waren. Dann zerkleinerten wit das Material und zogen mit dem Magneten das Nickeleisen (die Chondren) aus. Das unmagnetische Silicat wurde nun rein gepulvert und analys ier t Die Chondren wurden ffir sich untersucht.

Ffir die Analyse der Eisenphase wurden i6 Meteoreisen benutzt. Auch sie wurden yon der Rinde befreit und dann zu SpAnen gedreht. Alle erkennbaren Einschlfisse yon Silicat und Troilit wurden dabei entfernt.

Zur Analyse der Sulfidphase verarbeiteten wir die Troiliteinschliisse yon 5 groBen Eisenmeteo- riten.

Die Analyse erstreckte sich auf alle bekannten Tabelle 3. Haufiqkei~

Elemente mit Ausnahme yon Wasserstoff, den Edelgasen und den kurzlebigen Radioelementen. Die Zusammenfassung der Resultate gibt Tabelle 3 wieder. Spalte I enth~lt die Ordnungszahlen der Elemente, Spalte 2 ihre Symbole, die Spalten 3, 4 und 5 geben die mittleren H~iufigkeiten in Stein- meteoriten, in Eisenmeteoriten und in Troilit an. Ein Strich (--) bedeutet, dab in der Phase auf das betreffende Element nicht untersucht wurde. Ein Pluszeichen (+) heiBt, dab das Element bogen- spektroskopisch, r6ntgenspektroskopisch oder durch chemische Reaktion zwar nachgewiesen wurde, dab aber noch keine quant i ta t ive Gehalts- bestimmung vorliegt. Die Spalten 6 und 7 sollen sp~ter er6rtert werden.

Zu der Tabelle ist zun~ichst zu sagen, dab die Zahlen einen verschiedenen Grad an Genauig- keit haben, der durch die verschiedenen Analysen- methoden bedingt ist.

Die Steinmeteoriten haben eine Zusammen- setzung ~ihnlich derjenigen der Erdrinde. Ver- gleicht man Tabelle 3, Spalte 3, mit Tabelle I, Spalte 3--4, so erkennt man, dab in der Erdrinde die Elemente Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Calcium, Strontium, Barium, Aluminium, Gallium, Lanthan bis Cassiopeium, Titan, Thor, Phosphor, Schwefel, Chlor, Brom, t(upfer und Zink gegeniiber den Steinmeteoriten angereichert sind. Dagegen enthalten die Steinmeteoriten mehr Magnesium, Scandium, Chrom, Mangan, Eisen,

der Elemenle in Meteori~en.

4 5 6 7 8

9 Io I I I2 13 14 15 t 6 17 I8 19 20 2I 22 23 24 25 26 27 28 29 3o 3I 32 33 34 35 36 37 38 39 4o 41 4~

2 3 Ii

o

N e N a Mg AI Si

K Ca Se Ti V Cr gn Fe Co Ni 5u Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr N b Mo

Stein Eisen Troilit If H - 3 8 / ] --~ i Stein Eisen Troilit H ~ • 38 1

5,0 • lO--S

I , o • IO -~

o 3,4 " 1o-~

o 4 ,204 . i o -1

÷

1,590- 10 -1 1~6I • i 0 -~

2,143 • 1o-* )

5~O6 • IO -~ (2,oi • 1 o - ' ) 9,04 • IO-~

2:'63 " I°-~ I 1,92 - iO--~ ! 1,i • io -~ :

2,10 • io -3

3,0 • 10-4

5,0 • io--a 2,05 • XO--a 1 ,276 . IO -1 1,81 • io -4 2 ,o i • io -8 1,55 - iO--~ 3'40 ~ I ° - ~

3,3 ' 10--5 2,0 ~ lO -5

I,O • I O - B

4,5 IO-6 7,2 1o -5

3,4 IO -~ I~O io -4

2,0 I0 -~ 2,5 io -B

- - 5 , ° - - • io-~

• i o - ~

, io-~

• i o - ~ • io-I

• l O - ~ • i O - I

• i 0 - ~ • 1 0 - i

• I 0 - 3

• 10--~

• l O - i

iO ~ IO-2 iO- t iO-~ I0 ~ 10-3 i o - a io-1 io -a io-~ 10--4 10--4

I ° - ~ I 1°-41

:o°2! IO-B i -), io-~ i o - ~

i o ~

Ma

RU o

Rh o

Pd o

Ag o

Cd

S n 4,0 IO -~ Sb 1,0 • IO -~ T e - -

Cs I,o • IO -~

Ba 2,0 • IO -~

L a + Ce 4,0 * 10 -~ Pr Nd 3,0 • IO -~ Sm 3,0 • I 0 -~ E u + Gd + T b + D y + H o + E r + Tu + Y b + Cp + Hf I,O I 0 -~

" ~ 7,0 10 -v 1,8 I 0 -~

R?i 8,0 I0 -x

Pt 8,3 lO -~ Au i o Hg TI -- Pb I 5,0 • lO -~ Bi T h ] 2,o • IO -~ U +

+ 2,39 • I 0 -B 5,0 * i0--~ I~9 • IO--A 3,2 . 10-'6 8,0 ~ I 0 "-~

I,O2" I O - I

2,0 • IO "-~

+

+

+

I,O • I O - ~

8,I , IO -~

8,2 • IO -~

8,8 • xo -6 2,3 • i0--~ 1,77" IO -5

1,4 • i0-6

+ 5,3 - IO-" 5,0 lO -7

-!-

+

÷ 4- 4, 2 0 . I0-4~ i 1,6 - I 0 - s I , O " I O - ~ 3,5 IO'- i 4~5 " IO-a 1,3 I0--~

3,0 - i0--~ 8,4 IO -~ 8~0 • IO -7 8~O I 0 - s

I 6 i - l O - 3 2 ~ 3 l O - 4

7,8 " I0 -~ ' 2,3 " IO -~

1,7 --IO -~ 1,7 - IO--S

-- I,O 1o -7

-- 2,0 I O -~

-- 4,0 • IO-~ i

-- 3~O • I O - G

-- 1,o IO -6

1,4 I 0 -O t 2,3 I 0 -5

I~0 • I 0 - ° 6,5 I 0 -~ I,O • io -5 7,0 i o - s

5,0 " I0 -7 ' 1,6 IO -6

3,0 • IO -6 I~2 IO -5

• I O - ~ 3 ' ° . io-S 3 ' ° i o -s 7~I • IO -4 I , I 2 1o -4

I 2,0 5,4 IO-~

- - - - I 2,0

6,I • IO "~ I~3 • i0--6 4,6 • IO -~

1,5 • iO'-a 2 , 9 . iO--~

7,3" IO-~ 7,3 • I0-7 5~o • 1o-7

2,9 * i 0 - $ 5,6 • IO - s

I + I - I o -~s

7 ,9 " IO-~ 7,7 • IO -~

2,I • 1o -7

3,o. io -7

4 ,7 " IO--B 1,3- lO-9

1,4. lO -6

3,2" I0 = 2,3. iO -6

1,9 . i o - ?

5 ~ 6 . IO -~ 2,1 • IO -5 I,O" IO -7

3,3" 1°-~ d

762 NODDAEK: Die H~ufigkeit

Kobalt und Nickel als die Erdrinde. Macht man die wahrscheinliche Annahme, dab die gesamte Silicat- schale der Erde im Mittel dieselbe Zusammen- setzung hat wie die Steinmeteoriten, so folgt aus unseren Untersuchungen, dab die erstgenannte Gruppe yon Elementen (Li bis Zn), die auf der zu- gltnglichen Erdoberfl~tche angereichert ist, in der Tiefe der irdischen Silicatschale seltener sein mug; dagegen muB der Gehalt an den Elementen der zweitgenannten Gruppe (Mg bis Ni) mit der Tiefe der Silicatschicht zunehmen. I)iese Schlul3folge- rung steht in guter lJbereinstimmung mit den A n siehten, die wir fiber den Aufbau unserer irdischen Silicatschale habenL Anf einige andere geo- chemische Folgerungen wollen wit in einer sp~tteren ausffihrlichen Arbeit eingehen.

Die Eisenmeteoriten enthalten, wie die Tabelle zeigt, als Nebenbestandteile auBer Eisen, Nickel, Kobalt haupts~chlich solche Elemente, die man als siderophil bezeichnet. Bemerkenswert und neu ist aber, dab auch eine Anzahl yon lithophilen Elementen, wie Beryllium, Magnesium, Calcium, Stront iumJBarium, Titan, Zirkon, Hafnium, Thor, Niob nnd Tantal, in ihnen vorkommen, und zwar zum Tell in Konzentrationen, die denen in Stein- meteoriten ~tmeln.

Dieser Befund zeigt, dab die Meteoriten sicher nicht als Trfimmer eines groBen Weltk6rpers aufzu- fassen sind; denn in einem solchenwfirdendie eben- genannten lithophilen Elemente bei der Abkfihlung wie bei der Erde in die Silicatschale gegangen sein. Man hat vielmehr den Eindruck, dab sich die Meteoriten bei der Ausbildung des Sonnensysterns einzeln kondensierten ~.

Die Troilitphase enth~lt vorzugsweise chalko- phile Elemente. Die VerteilungskoeIfizienten zwi- schen Sulfid und Eisen, die man durch Division der H/iufigkeiten in diesen beiden Phasen erh~lt, stim- men zum Tell gut mi t den Verteilungskoeffizienten fiberein, die sich aus Schmelzversuchen im Labo- rator ium ergaben.

Ein Vergleich der Zusammensetzung des Troilits mit den Resultaten einer (bier nicht wiedergege- benen) Mittelwertsanalyse prim~rer irdischer Sul- fide zeigte uns, dab auch zwischen den beiden Sul- fiden (~hnlieh wie zwischen dell Silicaten der Erd- oberft/iche und den Steinmeteoriten) eine weit- gehende Nhnlichkeit besteht, nur enthMt das irdische Mittehvertssulfid die edleren Metalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, Platin, Silber und Gold etwa um einen Faktor 3 - io weniger als der Troilit. Auch diese t3eobachtung l~Bt sich erklaren, wenn man in l)bereinstimmung mit den gegenwXrtigen geochemischen Vorstel- lungen annimmt, dab sich die irdischen Sulfid-

1 V. M. GOLDSCHMIDT, Verteilungsgesetze II. Oslo 1924.

2 Versuche darflber, ob sich aus einem Gasgemisch, das die chemischen Elemente in der mittleren H~ufig- keit wie die Meteoriten enthalt, Ieste K6rper yon der Zusammensetzung der Meteoriten kondensieren lassen, sind zur Zeit im Gange.

der chemischen Elemente. Die Natur- wissenschaften

massen bei der Abkfihlung der Erde aus dem Magma abtrennten, also ihre Edelmetaltbest/inde aus der an diesen Metallen armen Siticatl6sung (vgl. Tabelle 2, Spalte 3--4) bezogen, w~hrend der Meteortroilit die Edelmetalle aus der reicheren Eisensph~ire (vgl. Tabelle 3, Spalte 4) natlm.

Wenn man aus den Daten der Tabelle 3 die Gesamth~ufigkeit der Elemente ffir die Meteoriten berechnen will, st6Bt man auf Schwierigkeiten, da man das Verhgltnis Stein : Eisen : Troilit nicht eindeutig angeben kann. Vergleicht man z. B. die Zahlen der in Sammlungen vorhandenen Stein- und Eisenmeteoriten, so zeigt sieh, dab yon beiden etwa gleich viele F~tlle die Erde getroffen haben mtissen. Dagegen ist dieGesamtmasse des in Sammlungenvor- handenen Eisens viel gr613er als die der Steine. l ) i rekt beobachtet sind aber mehr Stein- als Eisenfitlle.

Um das mittlere spezifische Gewicht der Meteo- riten aus den spezifischen Gewichten der Stein- meteoriten (3,3) und der Eisenmeteoriten (7,8) zu ernfitteln, schlieBen wir Iolgendermat3en:

Die Meteoriten sind selbstAndige kleine Welt- k6rper, die ihre Bahnen um die Sonne im Gebiet der 4 inneren Planeten haben. Ffir die Dichten dieser 4 Planeten und des Erdmondes errechnet sich

Merkur = 5,7, Mond = 3,32 , Venus -- 4,6, Mars -- 4,I. Erde = 5,56,

Man kann also die 5 Weltk6rper ihrer Dichte nach zu den Meteoriten einreihen. Merkur, Venus und Erde haben sicher einen relat iv groBen Eisen- kern, Mars ist als Chondrit anzusprechen und der Mond als nahezu eisenfreier Meteorstein. Berechnet man unter Beriicksichtigung der lVIassen die mitt lere Dichte dieser 5 Weltk6rper, so ergibt sich hierfiir der Wert 5, I. Da diese 5 K6rper die weitaus gr6gte Masse im inneren Planetenraum unseres Sonnen- systems sind, wollen wir annehmen, dab dieser Wert 5, I auch die mitt lere l) ichte der Meteoriten ist.

Schwieriger noch ist die Menge des Troilits (d = 4,8) abzusch/~tzen. FOx die Meteorsteine wurde ein mit t lerer Gehalt yon 5% Troilit an- gegeben (wir fanden 5,5%), w~hrend der Troitit- gehalt der Eisenmeteoriten sehr stark schwankt. Wir wotlen vorI~ufig annehmen, dab die Troilit- phase mit 5,5o/o an dem Aufbau der Gesamtheit der Meteoriten beteiligt ist.

Aus den l)ichten der 3 Phasen und der ge- fundenen mittleren l) ichte yon 5,1 berechnet sich der Anteil des Steines zu 56,3%, der des Elsens zu 38,2% oder, wenn man den Stein = i setzt,

Stein : Eisen : Sulfid = I : o,68 : o,o98. Zur Berechnung der mittleren H~tufigkeit der

Elemente in der Gesamtheit der Meteoriten mul- tiplizierten wir die FlAufigkeitszahlen von Spalte 4 in Tabelle 3 mit 0,68, die yon Spalte 5 mit o,I und addierten dann ffir jedes Element die so er- haltenen Werte f/Jr die 3 H/~ufigkeiten in Stein, Eisen nnd Troilit. So entstand Spalte 6 (Tabelle 3), die die mitt lere relative H~nfigkeit H der Elemente in Meteoriten angibt.

Bisher haben wit immer mit der Massenh~tufig-

Heft ] 35, ~X~'ODDACK: Die t t ~ u f i g k e i t 29- 8. I93o

keit der Elemente gerechnet. Da es aber ffir theo- retische Betrachtungen vielleicht besser ist, mit der HAufigkeit der Atome der Elemente zu arbeiten, haben wir in Spalte 7 (Tabelle 3) diese HAufigkeit an- gegeben, indem wir die MassenhAufigkeit der ein- zelnen Elemente dutch ihr Atomgewicht dividier- ten und die AtomhAufigkeit des Sauerstoffs gleich I setzten. In Fig. 2 haben wir die HAufigkeitsver- teilung der Elemente in Meteoriten wiedergegeben; Abszisse ist die Ordnungszahl, Ordinate der Loga- r i thmus der AtomhAufigkeit aus Spalte 7 yon Tab. 3.

Da wit bisher nicht ffir alle Elemente ihre HAufigkeit in Meteoriten quant i ta t iv festgestellt

der chemischen Elemente. 763

gleichf6rmiger Gang der Kurve zeigt sich bei den Elementen Cer bis Cassiopeium, so dab sogar die kurzen und langen Perioden des Systems sich auch in der HAufigkeit widerspiegeln.

Wenn man sieh die Kerne der chemischen EIe- mente aus einfachen Bausteinen, den Protonen und Elektronen, aufgebaut denkt, so muB sich die HAufigkeitsfunktion der Elemente aus ihrer Bil- dungswahrscheinlichkeit und ihrer StabilitAt er- geben. Die Periodizit~t der HAufigkeit spricht da- ffir, dab der Kern eine Struktur hat, die an den Aufbau der Elektronenhfille erinnert 1.

Ffir Untersuchungen fiber dieses Problem ware

~8

T -d

@

W

?b

z

Elemente in Meteoriten.

es notwendig, nicht mit der AtomhAufigkeit zu reehnen, sondern mit der Kernh~ufigkeit der ein- zelnen Isotopen. Da aber die Zahl der bekannten Isotopen zur Zeit stAndig wAchst und fiber die Anteile der einzelnen Komponenten vielisotopiger Elemente erst wenige Messungen vorliegen, wollen wit diese Darstellung noch nicht vornehmen.

Die festgestellte H~ufigkeit der Elemente in den Meteoriten gilt, soweit wir es fibersehen, ffir die Gegend der 4 inneren Planeten unseres Sonnen- systems. Es ist zur Zeit noch nicht mSglich, diese Daten quant i ta t iv auf das ganze Sonnensystem zu fibertragen. Die Hauptmasse dieses Systems (99,87%) stellt die Sonne selbst dar. In ihrer Chromosphere und ihrer Photosphikre hat man spektroskopisch bisher 64 Elemente nachweisen oder wenigstens wahrscheinlich machen k6nnen. Die noch fehlenden sind hauptsAchlich Metalloide, deren Spektren wenig charakteristisch sind, wie Phosphor, Arsen, Antimon, Wismut, Fluor, Chlor,

Hierauf weist auch die Periodizit~t des Packungs- anteils hin [vgl. St. Mt~YER, Mitt. Inst. Radiumfor- schung Wien, 431 (1929)].

Fig. 2. H~ufigkeit der

haben, schAtzen wir vorlAufig ffir die Elemente Bor, Fluor, Jod, Lanthan, Praseodym und Euro- pium bis Cassiopeium die HAufigkeit in Meteoriten aus derjenigen in der Erdrinde. Die Kurve gibt ein anschauliches Bild der HAufigkeitsverteilung der Elemente. Im ganzen steigt die H~ufigkeit yon den leichtesten Elementen bis zum Sauerstoff an und fAllt dann allmAhlich zu den schwersten ab. ~3ber diesen Gang der Kurve lagert sich eine Funkt ion yon kurzer Periode, deren Eigentfimlich- keit dutch die HARKINSsche Regel ausgedrfickt wird. AuffMliger abet ist eine zweite periodische Funktion. Man sieht, dab -- abgesehen yon Sauer- stoff und Eisen -- die Elemente Silicium, Zinn, Blei deutliche Maxima bilden, dagegen die EIe- mente Scandium, Gallium, Indium, Thallium und weiterhin Chlor, Brom, Jod, Masurium, Rhenium ausgesprochene Minima. (An diesem Befund Andert sich nichts, wenn man das VerhAltnis Stein : Eisen : Troilit etwas anders ansetzt, als wir es tun.) Wir haben hier eine unerwartete neue Periodizit~t vor uns, die an die Perioden des natfirlichen Systems der Elemente erinnert. Ein besonders

~Z

764 Zuschriften.

Brom, Jod, Schwefel u n d Selen. Auffa l Iend ist , d a b m i t A u s n a h m e v o n H e l i u m die Ede lgase n i c h t nacbge - wiesen w e r d e n k o n n t e n , und d a b Quecks i lbe r fehlt . Vom I n n e r n der Sonne h a b e n wir ke ine t ( e n n t n i s . A u c h wissen wir n u r wenig fiber die chemische N a t u r de r 4 Xul3eren P l a n e t e n . I h r e ger ingen D i c h t e n (Ju- p i t e r = 1,3) u n d ih re A b p l a t t u n g sp rechen daffir, d a b sie alle r e l a t i v k te ine feste K e r n e u n d ausge- dehnte A t m o s p h ~ r e n h a b e n . M a n k a n n wohl an- n e h m e n , d a b bei de r B i l d u n g des S o n n e n s y s t e m s e ine F r a k t i o n i e r u n g de r E l e m e n t e s t a t t g e f u n d e n ha t , so d a b in den ~tu~3eren Geb ie ten des Sys t ems weniger Eisen, abe r m e h r Ede lgase zu f inden sind.

G e h e n wir yon u n s e r e m S o n n e n s y s t e m auf a n d e r e S t e r n s y s t e m e fiber, so f i nden wir viele S te rne , die Bach d e m s p e k t r o s k o p i s c h e n B e f u n d e inen Ahnl iehen A n f b a u zu h a b e n sche inen wie die Sonne . M a n h a t in i h n e n die m e i s t en E l e m e n t e de r S o n n e n a t m o s p h ~ r e ge funden u n d sogar die HAR- KINssche Regel wahr sche in l i ch g e m a c h t 1.

C. H. PAYNE, Proc. nat . Acad. Sci.Wash. x x, 192 (I 924).

Die N a t u r - w i s s e n ~ h a f t e n

Ffir unse r S o n n e n s y s t e m u n d fiir S o n n e n - sy s t eme in ~Lhnlichem E n t w i c k l u n g s s t a d i u m wird, wie wir a n n e h m e n , die H ~ u f i g k e i t s v e r t e i l u n g de r E l e m e n t e d u r c h die in Fig. 2 da rges te l l t e I ( u r v e gegeben sein, wobei a l l e rd ings die Ede lgase n o c h e ingese tz t w e r d e n mfiBten u n d die abso lu t e ItXufig- ke i t de r G r u p p e Eisen, Koba l t , Nickel noch e x a k t e r zu b e s t i m m e n w~re.

Viele S t e r n e a b e r zeigen spek t ro skop i sch e ine ganz a n d e r e Z u s a m m e n s e t z u n g . Auf i h n e n f inder m a n vor a l l em Wasse r s to f f u n d He- l ium, w~hrend alle a n d e r e n E l e m e n t e h i n t e r diesen be iden zu r f i ck t re t en . Ff i r solche Sys t eme wird die HXuf igke i t skurve de r c h e m i s c h e n Ele- m e n t e na t f i r l i ch eine a n d e r e sein als die be- schr iebene .

W a h r s c h e i n l i e h ~drd s ich in Z u k u n f t die F o r m de r H i iu f igke i t s funk t ion de r t~Iemente in e i n e m S t e r n s y s t e m als e indeu t ig b e s t i m m t d u r c h das E n t w i c k l u n g s s t a d i u m des b e t r e f f e n d e n Sys t ems erweisen.

ZuschriRen. Der Herausgeber bitter, t. im Manuskript der Zu~o/~rifl~n oder in einem Begleitschreiben dic Notwendigkeit einer raschen VerSffentlichung an dieser Stelle zu beg~nd, er~, 2. die Mitteilungen auf einen Umfang yon hdo/~ten8 einer Druekspalte zu beschr~mken. Bei It~ngeren Mitteilungen mu0 der Verfasser mit Ablehnung oder mit

Ver6ffentlichung nach l~ngerer Zeit rechnen. Fi~ die Zuschriftem h~t $ich der Herausgeber nicht fiir verantwortlich°

Das A b s o r p t i o n s s p e k t r u m des B l u t e s u n d se ine B e z i e h u n g z u r R a c h i t i s ,

(VorlAufige Mi~eilung.)

In einem zusammenfassenden Artikel fiber die Absorptionsspektren des Blutes und seine Bestandteile ha t SUHRMANN 1 auch dabei fiber einen Untersehied zwischen der Absorption der Blutk6rperchenl6sungen gesunder und an t iachi t is erkrankter Ra t t en berichtet . Da diese Tatsache fiir die Entwicklung einer Methode, Rachit is quan t i t a t iv zu bestimmen, scheinbar mal3- gebend sein konnte und weit wir eben experimentelles Material, d . h . gesunde und rachit ische Htlhner und Rat ten , yon dem hiesigen Physiologischen Ins t i tu t zur Hand hat ten , haben wir erstens versucht, seineResultate zu prfifen.

Unter Bedingungen, so weir wie m6glich gleich denen yon SU~IRMANN, haben wir doch gefunden, dab die Absorptionskurven der Blutk6rperchenl6sungen der no t verschiedenen Graden der Rachit is erkrankten Hfihner keine regelm~13igen Differenzen zeigten. Der Grund daffir ist wahrscheinlich die Tatsache, dab die Blutk6rperchen der V6gel einen Kern und vielleicht andere Teilchen entha l ten : die IRisungen waren immer mehr oder weniger trfib. Die Versuche waren dann mit l~at tenbtut wiederholt und je tz t zeigte sich, dab die Absorptionsspektren ffir die gesnnden und erkrankten Tiere vollkommen identisch sind. Diese l~bereinstim- mung wurde bei 6 verschiedenen t ta t ten , 3 gesnnden und 3 kranken, kontrolliert. Wir konnten jedoch Untersehiede, ~hnlich denen, die SUI~RMANlq gefunden hat, bekommen, wenn wir die h~molysierten t31ut- k6rperchenl6sungen noch einmal zentrifugierten, um die gegenw~rtigen suspendierten Teilchen zu entfernen. DaB seine Resultate wirktich durch Lichtstreuung erkt~rbar sind, wurde durch Rechnungen auf Grund der

1 SUHR~ANN, Physik. Z. 30, 959 (I929).

RAYLEIGHschen Formel ffir Lichts t reuung in dispersen Systemen noch welter best~tigt.

Man wird deswegen zum SchluB geffihrt, dab die SUHRMANNschen Resultate ganz zuf~llig waren und keine wirkliche Ver~nderung des Blutfarbstoffes eines pathologisehen Zustandes wegen darstellen.

Eine ausffihrliche Mitteilung fiber unsere experi- menteUen Ergebnisse wird demnAchst an anderer Stelle ver6ffentlicht werden.

I thaca, New York, Rockefeller Physical and Baker Chemical Latoratories of Cornell University, den 16. Juti 193 o. R. C. GIBBS. J . R . JOHNSON. C.V. SHAPIRO.

T h e r m i s c h e E l e k t r o n e n e m i s s i o n u n d T h e r m o k r a f t .

Bei Messungen des thermischen Elektronenemis- sionsstrom des Eisens, welche der eine yon uns (SILJE- HOLM) durch das Entgegenkommen yon Prof. ~VEHNBLT ausffihren konnte, ergab sich in der N~he des Umwand- lungspunktes A 3, bei dem das fl-Eisen in die 7-Form fiber- geht (T = I183 ° abs.), zun~chst quali tat iv, ein Zu- sammenhang zwischen den ~nderungen, welche dieser Strom, und denen, welche die Thermokraf t gegen Platin bel der Umwandlung erleidet 1. Die Thermodynamik vermag diesen Zusammenhang quant i t a t iv zu gestalten.

Seien AS nnd/~ ~ zJF die .~nderungen von Igntropie nnd freier Energie eines Metatls bei isothermer Zufuhr eines Mols EIektronen. Wegen der Beziehung

~ ....... AS ~T

folgt dann ffir den t3bertr i t t eines Mols aus einem MetAl b in ein Metall a

1 ~ b e r diese Messungen wird G6STA SILJEHOLM sparer an anderer Stelle ausffihrlich berichten.