Поширеність хімічних елементів — міра кількості хімічних елементів відносно всіх інших елементів у даному середовищі. Поширеність вимірюється одним із трьох способів: масовою часткою (у комерційному контексті її також називають ваговою часткою), молярною часткою (часткою атомів за чисельним підрахунком) або об'ємною часткою. Об'ємна частка є загальноприйнятою мірою вмісту в змішаних газах, таких як планетарні атмосфери, і для ідеальних газів вона співпадає з молекулярною молярною часткою. Більшість значень вмісту в цій статті дано як масові частки.

Наприклад, вміст кисню в чистій воді можна виміряти двома способами: молярна частка становить 33 %, оскільки в молекулі H2O лише один атом з трьох є киснем, натомість масова частка становить 89 %, тому що з загальної молекулярної маси, рівної приблизно 18, на кисень припадає близько 16 одиниць. Як інший приклад, можна розглянути розповсюдженість водню та гелію як у Всесвіті в цілому, так і в атмосферах Сонця або газових планет: масова частка становить 74 % для водню та 23–25 % для гелію, в той час як атомна молярна частка водню становить 92 %, а гелію 8 %. У зовнішній атмосфері Юпітера, де водень двоатомний, а гелій — ні, молекулярна мольну частку (частку від загальної кількості молекул газу) і рівна їй об'ємна частка водню становить приблизно 86 %, а гелію 13 %Нижче зовнішньої атмосфери Юпітера об’ємні частки значно відрізняються від мольних часток через високі температури (іонізація та диспропорціонування) і високу густину, де закон ідеального газу незастосовний..

За розповсюдженостю у Всесвіті переважають водень та гелій, які утворилися під час Великого вибуху. Решта елементів, що становлять лише близько 2 % Всесвіту, були в основному створені надновими та деякими червоними гігантами. Літій, берилій і бор, незважаючи на їх низький атомний номер, є рідкісними, тому що, хоча вони й утворюються в результаті ядерного синтезу, вони руйнуються іншими реакціями в зорях. Елементи від вуглецю до заліза відносно поширені у Всесвіті через легкість їх утворення в нуклеосинтезі у наднових. Елементи з вищим атомним номером, ніж залізо (елемент 26), стають все рідшими у Всесвіті, оскільки вони потребують все більшої енергії під час свого утворення. Крім того, елементи з , як правило, зустрічаються частіше, ніж їхні сусіди в періодичній таблиці, бо їхнє утворення є енергетично вигіднішим.

Для багатьох елементів їхня поширеність на Сонці та у зовнішніх планетах Сонячної системи подібна до поширеності у Всесвіті. Через сонячне нагрівання елементи Землі та внутрішніх кам'яних планет Сонячної системи були збіднені леткими елементами — воднем, гелієм, неоном, азотом та вуглецем (який випаровується у вигляді метану). У корі, мантії та ядрі Землі є ознаки розділення елементів за густиною. Більш легкі силікати алюмінію знаходяться в корі, з силікати магнію — в мантії, а металеві залізо та нікель складають ядро. Поширеність елементів у специфічних середовищах, таких як атмосфера, океани чи людське тіло, є насамперед продуктами хімічних реакцій у відповідних середовищах.

Всесвіт +Десять найпоширеніших елементів у Галактиці Чумацький Шлях, визначені спектроскопічно З Елемент Масова частка (ppm) 1 водень 739 000 2 гелій 240 000 8 кисень 10 400 6 вуглець 4 600 10 неон 1 340 26 залізо 1 090 7 азот 960 14 кремній 650 12 магній 580 16 сірка 440 Всього 999,060 Елементи, тобто звичайна (баріонна) матерія, що складається з протонів, нейтронів і електронів, є лише невеликою частиною вмісту Всесвіту. Космологічні спостережні дані показують, що з маси Всесвіту (включно з масою, яку вносить енергія, E = mc 2 ⇔ m = E / c 2) лише 4,6 % припадає на видиму баріонну матерію, яка складає зорі, планети та живі істоти. Вважається, що решта складається з темної енергії (68 %) і темної матерії (27 %). Існування цих форм матерії та енергії випливає лише з теоретичних моделей і не має прямих спостережних підтверджень, і їх природа недостатньо зрозуміла.

Більшість баріонної матерії міститься в міжгалактичному газі, зорях і міжзоряних хмарах у формі атомів або іонів, хоча подекуди її можна знайти в вироджених формах в екстремальних астрофізичних умовах, таких як білі карлики і нейтронні зорі.

Водень є найпоширенішим елементом у Всесвіті, а гелій знаходиться на другому місці. Після цього порядок за поширеністю не відповідає атомному номеру: наприклад, на третьому місці стоїть кисень з атомний номером 8.

Поширеність різних ізотопів найлегших елементів добре передбачена стандартною космологічною моделлю. Вони здебільшого виникли в ході первинного нуклеосинтезу протягом кількох хвилин після Великого вибуху в процесі. За оцінками, водень і гелій становлять приблизно 74 % і 24 % усієї баріонної матерії у Всесвіті відповідно.

Важчі елементи, хоч і складають лише невелику частину Всесвіту, можуть значно впливати на астрономічні явища. В диску галактики Чумацький Шлях масова частка важчих за гелій елементів складає лише близько 2 %. Ці важчі елементи генеруються зоряними процесами. В астрономії всі елементи, важчі за гелій, прийнято називати «металами», незалежно від того, чи є вони металами з фізичної чи хімічної точки зору. Таким чином, металічність галактики чи іншого об'єкта є ознакою минулої зоряної активності в ній.

Загалом, елементи до заліза утворюються великими зорями, які стають надновими, або меншими зорями на останніх стадіях їхньої еволюції. Один з ізотопів заліза, залізо-56, є особливо поширеним, оскільки він є найстабільнішим нуклідом (має найвищу енергію ядерного зв'язку на нуклон), і його можна легко утворити з альфа-частинок (як продуктом розпаду радіоактивного нікелю-56, що в кінцевому підсумку складається з 14 ядер гелію). Елементи, важчі за залізо, утворюються в ендотермічних процесах у великих зорях, і їхня кількість у Всесвіті (і на Землі) зазвичай зменшується зі збільшенням атомного номера.

У таблиці наведено десять найпоширеніших елементів у нашій Галактиці (за спектроскопічними оцінками), виміряні в мільйонних частках за масою. Сусідні галактики, які еволюціонували схожими шляхами, мають схожу поширеність елементів, важчих за водень і гелій. Найвіддаленіші і тому найстаріші галактики мають поширеність елементів, ближчу до первісної.

Як показано в періодичній таблиці нижче, поширеність елементів відповідає їх походженню. Найпоширеніші водень і гелій є продуктами Великого вибуху. Наступні три елементи в періодичній таблиці (літій, берилій і бор) є рідкісними, незважаючи на їх низький атомний номер. Вони мали небагато часу для формування під час Великого вибуху і утворилися лише в невеликих кількостях. Вони продовжують утворюватися в результаті ядерного синтезу в старих зорях або в результаті розпаду важчих елементів у міжзоряному пилу, викликаного космічними променями. У наднових зорях вони утворюються в результаті ядерного синтезу, але потім руйнуються іншими реакціями.

Важчі елементи, починаючи з вуглецю, утворювалися у вмираючих або наднових зорях шляхом накопичення альфа-частинок (ядер гелію), що призводить, в першу чергу, до утворення елементів з парними атомними номерами (вони також більш стабільні). Менша поширеність у Всесвіті непарних елементів була емпірично помічена у 1914 році та носить назву правила Оддо-Гаркінса.

Наступний графік (зверніть увагу на логарифмічний масштаб) показує поширеність елементів у Сонячній системі. +Найпоширеніші нукліди в Сонячній системі Нуклід А Масова частка в мільйонних частках Частка атома в частках на мільйон Водень-1 1 705 700 909 964 Гелій-4 4 275 200 88,714 Кисень-16 16 9,592 477 Вуглець-12 12 3,032 326 Азот-14 14 1,105 102 Неон-20 20 1,548 100 Інші нукліди: 3616 172 Кремній-28 28 653 30 Магній-24 24 513 28 Залізо-56 56 1,169 27 Сірка-32 32 396 16 Гелій-3 3 35 15 Водень-2 2 23 15 Неон-22 22 208 12 Магній-26 26 79 4 Вуглець-13 13 37 4 Магній-25 25 69 4 Алюміній-27 27 58 3 Аргон-36 36 77 3 40 60 2 Натрій-23 23 33 2 Залізо-54 54 72 2 Кремній-29 29 34 2 Нікель-58 58 49 1 Кремній-30 30 23 1 Залізо-57 57 28 1

Зв'язок з енергією зв'язку ядра Спостерігається певна кореляція між розповсюдженістю елементів у Всесвіті та кривою ядерної енергії зв'язку. Грубо кажучи, відносна стабільність різних атомних нуклідів сильно вплинула на розповсюдженість елементів, що утворилися під час Великого вибуху та під час розвитку Всесвіту після цього. Стаття про нуклеосинтез пояснює, як певні процеси ядерного синтезу в зорях (наприклад, спалювання вуглецю тощо) створюють елементи, важчі за водень і гелій.

Правило Оддо-Гаркінса для більшої поширеності парних елементів теж корелює з їхньою більшою енергією зв'язку, яка пояснюється принципом Паулі і, зокрема, описується формулою Вайцзекера.

Земля Земля утворилася з тієї ж хмари матерії, що й Сонце, але планети набули різного складу під час формування та еволюції Сонячної системи. У свою чергу, природна історія Землі призвела до того, що окремі частини планети набули різної поширеності елементів.

Маса Землі становить приблизно 5,97  кг. У вона складається здебільшого з заліза (32,1 %), кисню (30,1 %), кремнію (15,1 %), магнію (13,9 %), сірки (2,9 %), нікелю (1,8 %), кальцію (1,5 %) та алюмінію (1,4 %); решта 1,2 % складаються з малих кількостей інших елементів.

Склад Землі схожий на склад Сонячної системи, а головна відмінність полягає в тому, що в Землі значно менше летких елементів, — водню, гелію, неону та азоту, а також вуглецю, який був втрачений у вигляді летких вуглеводнів. Елементний склад Землі типовий для кам'яних внутрішніх планет, які утворилися в теплій частині протопланетного диску, де температура була достатньою для сублімації летючих сполук. Земля містить велику кількість кисню (другий за масовою часткою і перший за атомною молярною часткою), головним чином завдяки тому, що цей елемент утримується в силікатних мінералах, які мають дуже високу температуру плавлення. Оцінка вмісту хімічних елементів у Землі. Два праві стовпці вказують масову частку в мільйонних частках (ppm) і атомну молярну частку у мільярдних частках (ppb).Атомний номерНазваПозначенняМасова частка (ppm)Атомна частка (ppb)William F McDonough The composition of the Earth. quake.mit.edu, archived by the Internet Archive Wayback Machine.8кисеньO297,000482,000,00012магнійMg154,000164,000,00014кремнійSi161,000150,000,00026залізоFe319,000148,000,00013алюмінійAl15,90015,300,00020кальційCa17,10011,100,00028нікельNi18,2208,010,0001воденьH2606,700,00016сіркаS6,3505,150,00024хромCr4,7002,300,00011натрійNa1,8002,000,0006вуглецьC7301,600,00015фосфорP1,2101,020,00025марганецьMn1,700800,00022титанTi810440,00027кобальтCo880390,00019калійK160110,00017хлорCl7656,00023ванадійV10553,6007азотN2546,00029мідьCu6025,00030цинкZn4016,0009фторF1014,00021скандійSc116,3003літійLi1.104,10038стронційSr133,90032германійGe7.002,50040цирконійZr7.102,00031галійGa3.001,00034селенSe2.7089056барійBa4.5085039ітрійY2.9085033арсенAs1.705905борB0.2048042молібденMo1.7046044рутенійRu1.3033078платинаPt1.9025046паладійPd1.0024058церійCe1.1321060неодімNd0.841504берилійBe0.0514041ніобійNb0.4412076осмійOs0.9012077іридійIr0.9012037рубідійRb0.4012035бромBr0.309757лантанLa0.448266диспрозійDy0.467464гадолінійGd0.376152телурTe0.306145родійRh0.246150оловоSn0.255562самарійSm0.274768ербійEr0.304770ітербійYb0.304559празеодимPr0.173182свинецьPb0.232972гафнійHf0.192874вольфрамW0.172479золотоAu0.162148кадмійCd0.081863європійEu0.101767гольмійHo0.101647сереброAg0.051265тербійTb0.071151стибійSb0.051175ренійRe0.081053йодI0.051069тулійTm0.05755цезійCs0.04771лютеційLu0.05790торійTh0.06673танталTa0.03480ртутьHg0.02392уранU0.02249індійIn0.01281талійTl0.01283бісмутBi0.011

Кора

Масова частка дев'яти найпоширеніших елементів у земній корі становить приблизно: кисень 46 %, кремній 28 %, алюміній 8,3 %, залізо 5,6 %, кальцій 4,2 %, натрій 2,5 %, магній 2,4 %, калій 2,0 % і титан 0,61 %. Інші елементи складають менше 0,15 %.

Графік праворуч ілюструє відносну атомну концентрацію хімічних елементів у верхній частині континентальної земної кори — частині, відносно доступній для вимірювань і оцінок.