골트슈미트 분류

1. 개요

골트슈미트 분류는 지구 화학 원소 분류로, 원소가 지구의 각 부분(핵, 맨틀, 지각, 대기)에 분포하는 경향을 기준으로 한다. 이 분류는 친석 원소, 친철 원소, 친동 원소, 친대기 원소로 구분되며, 각 원소는 산소, 철, 황, 기체 등과의 친화력에 따라 분류된다. 인공 원소와 미량 방사성 원소는 자연 발생량이 적어 분류에서 제외된다.

2. 친석원소

친석원소(親石元素) 또는 친암원소(親巖元素)는 산소와 결합하여 암석이 되기 쉬워 암석권에 남는 원소를 말한다. λῐ́θος^{고대 그리스어}와 φίλος^{고대 그리스어}에서 유래되었다.

친석원소에는 Al, B, Ba, Be, Br, Ca, Cl, Cr, Cs, F, I, Hf, K, Li, Mg, Na, Nb, O, P, Rb, Sc, Si, Sr, Ta, Th, Ti, U, V, Y, Zr, W 및 란타넘족 원소(REE)가 포함된다.

크롬, 몰리브덴, 철, 망가니즈를 포함한 여러 전이 금속은 친석원소와 친철원소의 특성을 모두 나타내며, 지구의 핵과 암석권 양쪽에서 발견될 수 있다.

2.1. 친석원소의 특징

친석원소(親石元素) 또는 친암원소(親巖元素)는 산소와 결합하여 암석이 되기 쉽고, 암석권에 남는 원소를 말한다.

친석원소는 주로 s- 및 f-구역의 반응성이 높은 금속, 소수의 반응성 비금속, 티타늄, 지르코늄, 바나듐과 같은 d-구역의 반응성이 높은 금속을 포함한다.

대부분의 친석원소는 비활성 기체의 전자 배치를 갖는 매우 안정적인 이온을 형성한다(때로는 추가 f-전자를 포함). 규소, 인, 붕소는 산소와 강한 공유 결합(파이 결합 포함)을 형성한다. 친석원소는 실리카와 강하게 결합하여 밀도가 낮은 광물을 형성하고 행성 분화 동안 지각으로 상승한다. 알칼리 금속에 의해 형성된 더 용해성인 광물은 해수 또는 건조 지대에 집중되어 결정화될 수 있다. 용해성이 낮은 친석원소는 용해성 광물이 풍화된 고대 대륙 순상지에 집중된다.

대부분의 친석원소는 태양계에서의 풍부도에 비해 지구 지각에 농축되어 있다. 염 또는 금속 수소화물을 형성하는 반응성이 가장 높은 s- 및 f-블록 금속은 지구 전체에서 태양의 풍부도보다 유난히 농축되어 있다. 이는 지구 형성 초기 단계에서 각 원소의 안정적인 형태의 풍부도가 휘발성 수소화물을 얼마나 쉽게 형성하는지에 따라 결정되었기 때문이다. 이 휘발성 물질은 원시 지구에서 "탈출"하여 수소와 반응하지 않는 원소를 남겼다. s- 및 f-블록 금속은 지구 형성 동안 강하게 농축되었으며, 가장 농축된 원소는 루비듐, 스트론튬, 바륨이다. 이들은 지구 지각에 있는 모든 철보다 무거운 원소의 50 질량 백분율 이상을 차지한다.

비금속 친석원소인 인 및 할로젠은 페그마타이트와 해수에서 s-블록 금속과 이온 염으로 존재한다. 수소 결합을 형성하여 휘발성이 상대적으로 낮은 플루오린을 제외하고, 이러한 원소는 지구 형성 동안 휘발성 수소화물의 유출을 통해 지구상에서의 농도가 상당히 감소했다. 이들이 지구 지각에 태양의 풍부도에 상당히 가까운 농도로 존재하지만, 인과 무거운 할로젠은 태양의 풍부도에 비해 "지구 전체"에서 상당히 고갈되었을 것이다.

크롬, 몰리브덴, 철, 망가니즈를 포함한 여러 전이 금속은 친석원소와 친철원소의 특성을 모두 나타내며, 두 층 모두에서 발견될 수 있다. 이 금속들이 산소와 강한 결합을 형성하고 지구 지각에서는 자유 상태로 발견되지 않지만, 대기 중에 산소가 없었던 시절의 유물로서 이 원소들의 금속 형태가 지구의 핵에 존재할 가능성이 매우 높다고 여겨진다. "순수한" 친철원소와 마찬가지로, 이 원소들(철 제외)은 태양의 풍부도에 비해 지각에서 상당히 고갈되어 있다.

친석원소 금속은 지구 지각에 있는 금속 원소의 대부분을 형성하지만, 전기 분해 기술이 개발되기 전에는 자유 금속으로 존재하지 않았다. 이 기술의 개발로 인해 많은 친석원소 금속은 구조 금속(마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 바나듐) 또는 환원제(나트륨, 마그네슘, 칼슘)로서 상당한 가치를 지닌다.

비금속 인과 할로젠 역시 초기 화학자들에게 알려지지 않았지만, 플루오린에만 전기 분해가 필요하므로 이러한 원소의 생산은 금속 친석원소의 생산보다 어렵지 않다. 원소 염소는 특히 산화제로서 중요하며, 일반적으로 염화나트륨의 전기 분해로 만들어진다.

2.2. 한국에서의 친석원소

λῐ́θος^{고대 그리스어}와 φίλος^{고대 그리스어}에서 유래된 친석원소는 산소와 결합하여 암석이 되기 쉬운 성질을 가지는 원소를 말한다. 이러한 성질 때문에 지구의 암석권에 주로 분포한다. 친석원소에는 Al, B, Ba, Be, Br, Ca, Cl, Cr, Cs, F, I, Hf, K, Li, Mg, Na, Nb, O, P, Rb, Sc, Si, Sr, Ta, Th, Ti, U, V, Y, Zr, W 및 란타넘족 원소(REE)가 포함된다.

친석원소는 주로 s-구역 및 f-구역의 반응성이 높은 금속으로 구성되며, 일부 반응성 비금속과 d-구역의 반응성이 높은 금속(티타늄, 지르코늄, 바나듐 등)도 포함된다.

대부분의 친석원소는 비활성 기체의 전자 배치를 갖는 매우 안정적인 이온을 형성한다. 규소, 인, 붕소와 같이 그렇지 않은 원소들은 산소와 강한 공유 결합을 형성하며, 종종 파이 결합을 포함한다. 친석원소는 산소와의 강한 친화력으로 인해 실리카와 결합하여 밀도가 낮은 광물을 형성하고, 행성 분화 동안 지각으로 상승한다. 알칼리 금속에 의해 형성된 더 용해성이 높은 광물은 해수나 건조 지역에 집중되는 경향이 있다.

친석원소는 산소에 대한 강한 친화력 때문에 태양계에서의 풍부도에 비해 지구 지각에서 더 높은 농도를 보인다. 특히 반응성이 높은 s- 및 f-블록 금속은 지구 전체에서 더욱 농축되어 있는데, 이는 지구 형성 초기에 각 원소의 안정적인 형태가 휘발성 수소화물을 얼마나 쉽게 형성하는지에 따라 결정되었기 때문이다. 루비듐, 스트론튬, 바륨은 지구 지각에 있는 모든 철보다 무거운 원소의 50% 이상을 차지할 정도로 농축되어 있다.

비금속 친석원소인 인과 할로젠은 페그마타이트와 해수에서 s-블록 금속과 이온 염으로 존재한다. 수소 결합을 통해 휘발성이 낮은 플루오린을 제외하면, 이러한 원소들은 지구 형성 동안 휘발성 수소화물의 유출로 인해 지구상에서의 농도가 감소했다.

크롬, 몰리브덴, 철, 망가니즈와 같은 일부 전이 금속은 친석원소와 친철원소의 특성을 모두 가지며, 두 층 모두에서 발견된다. 이들은 산소와 강한 결합을 형성하지만, 자유 상태로는 발견되지 않는다. 그러나 대기 중에 산소가 없었던 시기에는 이 원소들의 금속 형태가 지구 핵에 존재했을 가능성이 있다.

친석 금속은 지구 지각에 있는 대부분의 금속 원소를 형성하지만, 전기 분해 기술이 개발되기 전에는 자유 금속으로 존재하지 않았다. 전기 분해 기술의 발달로 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 바나듐과 같은 친석 금속은 구조 금속으로, 나트륨, 마그네슘, 칼슘은 환원제로 사용된다.

비금속 인과 할로젠은 초기 화학자들에게 알려지지 않았지만, 플루오린을 제외하면 전기 분해가 필요하지 않아 생산이 어렵지 않다. 염소는 산화제로 중요하며, 염화나트륨의 전기 분해로 만들어진다.

3. 친철원소

친철원소(親鐵元素, siderophile elements)는 철에 섞여서 지구핵으로 잘 가라앉는 원소를 말한다. 철, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 니켈, 코발트 등을 포함한다.

3.1. 친철원소의 특징

친철원소(親鐵元素, siderophile elements)는 철에 섞여서 지구핵으로 잘 가라앉는 원소를 말한다. 이들은 행성 분화 과정에서 핵으로 가라앉는 경향이 있는 전이 금속이다. 고체 고용체 또는 용융 상태로 철에 쉽게 용해되기 때문이다.

친철원소에는 철, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 니켈, 코발트 등이 포함된다. 일부 자료에서는 텅스텐과 은을 포함하기도 한다.

대부분의 친철원소는 산소에 대한 친화성이 거의 없다. 실제로 금의 산화물은 열역학적으로 불안정하다. 이들은 탄소 또는 황과 더 강한 결합을 형성하지만, 이러한 결합조차도 칼코필 원소와 분리될 만큼 강하지 않다. 따라서 친철원소는 지구의 핵에서 금속 결합을 통해 철과 결합하며, 이곳의 압력은 철을 고체 상태로 유지할 만큼 높을 수 있다.

망가니즈, 철, 몰리브덴은 산소와 강한 결합을 형성하지만, 자유 산소가 없었던 지구 초기에는 진정한 친석성 원소처럼 규산질 지각에 농축되지 않을 정도로 철과 쉽게 섞일 수 있었다. 그러나 망가니즈의 광석은 산소에 대한 망가니즈의 큰 반응성으로 인해 알루미늄 및 티타늄 광석과 거의 같은 위치에서 발견된다.

친철원소는 밀도가 높은 핵에 너무 농축되어 있기 때문에 지구 지각에서 희귀한 것으로 알려져 있다. 이 때문에 대부분의 원소는 항상 귀금속으로 알려져 왔다. 이리듐은 지구 지각에서 발생하는 가장 희귀한 전이 금속으로, 질량 풍부도가 10억 분의 1 미만이다. 채굴 가능한 퇴적물 귀금속은 일반적으로 초고마그마암의 침식 결과로 형성되지만, 지각 풍부도와 비교해서도 농축되지 않으며, 이는 일반적으로 태양 풍부도보다 여러 차수 낮다. 그러나 친철원소는 지구의 맨틀과 지구의 핵에 농축되어 있기 때문에 지구 전체(핵 포함)에 태양 풍부도에 가깝게 존재한다고 여겨진다.

3.2. 한국에서의 친철원소

σίδηρος^{고대 그리스어}는 행성 분화 과정에서 핵으로 가라앉는 경향이 있는 전이 금속을 의미한다. 이는 고체 고용체 또는 용융 상태로 철에 쉽게 용해되기 때문이다. 일부 자료에서는 게르마늄과 같이 전이 금속이 아닌 원소도 친철성 원소 목록에 포함하기도 한다.

대부분의 친철성 원소는 산소와 친화력이 거의 없다. 실제로 금의 산화물은 열역학적으로 불안정하다.

4. 친동 원소

친동 원소는 친석 원소보다 무거워 지표면에 있지 않고 가라앉지만, 핵까지 가라앉지는 않는다. 칼코필 원소(χαλκός^{고대 그리스어})에는 Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge, Hg, In, Pb, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl, Zn이 포함된다.

친동 원소는 산소가 아닌 황 및 일부 다른 칼코겐과 쉽게 결합하여 지구 핵으로 철과 함께 가라앉지 않는 화합물을 형성하며, 주로 표면에 남아 있거나 표면에 가까이 있는 원소이다.

친동 원소의 지구화학적 농축은 극단적인 경우 평균 지각 풍부도의 100,000배 이상을 초과할 수 있는데, 이러한 가장 큰 농축은 티베트 고원 및 볼리비아 알티플라노와 같이 대량의 친동 원소가 판 구조론을 통해 융기된 고지대에서 발생한다. 현대에는 수은과 같은 희귀한 친동 원소가 광물로서의 가치가 거의 사라질 정도로 완전히 활용되기도 하였다.

4.1. 친동 원소의 특징

친동 원소(親銅元素, chalcophile elements) 또는 친구리 원소는 황 같은 비산소 칼코젠과 잘 화합하는 원소를 말한다. 칼코젠(chalcogen)의 어원이 구리라는 뜻의 칼코스(χαλκός)이기 때문에 ‘친동’이라는 번역어가 붙었다.

친동 원소에는 Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge, Hg, In, Pb, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl, Zn이 포함된다.

친동 원소는 산소에 대한 친화성이 낮고 황과 결합하여 매우 불용성인 황화물을 선호하는 금속 및 무거운 비금속이다. 이러한 황화물은 친석 원소가 형성하는 규산염 광물보다 밀도가 훨씬 높기 때문에 지구 지각의 첫 번째 결정화 시기에 친석 원소 아래에서 분리되었다. 이로 인해 태양의 풍부도에 비해 지구 지각에서 고갈되었지만, 이들이 형성하는 광물이 비금속이기 때문에 이러한 고갈은 친철 원소에서 발견되는 수준에 도달하지 못했다.

원시 태양 성운이 부착될 때 휘발성 수소화물을 형성했기 때문에 금속성이 낮은 친동 원소는 우주 풍부도에 비해 지구 전체에서 심각하게 고갈되었다. 특히 셀레늄과 텔루륨은 휘발성 셀렌화 수소 및 텔루르화 수소를 형성하여 지구 지각에서 발견되는 가장 희귀한 원소 중 하나이다(예를 들어, 텔루륨은 백금과 비슷한 풍부도를 가지고 있다).

가장 금속성이 강한 친동 원소(구리족, 아연족, 붕소족)는 지구 핵에서 어느 정도 철과 혼합될 수 있다. 휘발성 수소화물을 형성하지 않으므로 태양 풍부도에 비해 지구 전체에서 고갈될 가능성은 낮다. 아연과 갈륨은 종종 규산염 또는 관련 광물에 존재하고 산소와 매우 강한 결합을 형성하기 때문에 어느 정도 "친석" 성질을 띤다. 특히 갈륨은 보크사이트에서 주로 추출된다.

친동 원소는 상업적으로 중요한 금속의 대부분을 구성한다. 이는 친석 원소의 추출에 에너지 집약적인 전기 분해가 필요한 반면, 친동 원소는 환원에 의해 쉽게 추출될 수 있기 때문이다.

4.2. 한국에서의 친동 원소

황 같은 비산소 칼코젠과 잘 화합하는 원소를 친동 원소라고 한다. 칼코젠(chalcogen)의 어원이 동이라는 뜻의 칼코스(χαλκός)이기 때문에 ‘친동’이라는 번역어가 붙었다.

5. 친대기 원소

친대기 원소(親大氣元素, atmophile elements) 또는 친기 원소(親氣元素)는 주로 지구 대기권에 존재하는 원소를 말한다.

물은 결정수 형태(예: 석고) 또는 이온 결합 및 수소 결합을 통해(예: 활석) 다른 광물에 포함될 수 있으며, 수소는 어느 정도 친석성 성질을 가진다.

이는 지구의 아르곤 풍부도를 아르곤에 대한 우주 풍부도 비율과 상당히 다르게 만들며, 가 엄청나게 농축되어 있는 반면, 은 우주에서 우세하다.

5.1. 친대기 원소의 특징

친대기 원소(親大氣元素, atmophile elements) 또는 친기 원소(親氣元素)는 주로 지구 대기권에 존재하는 원소를 말한다. 기체 친화 원소는 H, C, N와 비활성 기체이다.

이 원소들은 지구 표면에서 발견되는 온도와 압력에서 액체 및/또는 기체 상태로 존재하거나 그러한 상태로 존재하기 때문에 대부분 지구 표면이나 그 위에 남아있는 원소로 정의된다. 비활성 기체는 안정한 화합물을 형성하지 않고 단원자 기체로 존재하며, 질소는 자유 원자 상태에서는 반응성이 높지만 이원자 분자 질소로 매우 강하게 결합하여 질소와 산소에 대한 모든 산화물이 열역학적으로 불안정하다. 결과적으로, 지구 대기에서 자유 산소의 발달과 함께 암모니아는 분자 질소로 산화되었고, 이는 지구 대기의 5분의 4를 형성하게 되었다. 탄소는 일산화 탄소(대기 중에서 서서히 산화됨)와 이산화 탄소에서 산소와 매우 강한 다중 결합을 형성하기 때문에 기체 친화 원소로 분류된다. 이산화 탄소는 지구 대기의 네 번째로 큰 구성 요소이며, 일산화 탄소는 화산, 연소 등 다양한 출처에서 자연적으로 발생하며 대기 중 대기 체류 시간이 몇 달이다.

물에 존재하는 수소도 기체 친화 원소로 분류된다. 물은 대부분 액체 또는 기체 상태이므로 휘발성 물질로 분류되지만 지구 표면에서는 고체 화합물로 존재할 수도 있다.

모든 기체 친화 원소는 기체이거나 휘발성 수소화물을 형성하기 때문에, 지구 형성 과정에서 대기 중 손실로 인해 전체적으로 태양의 풍부도에 비해 지구에서 강력하게 고갈되었다. 무거운 비활성 기체(크립톤, 제논)는 지구에서 가장 희귀한 안정 원소이다.

아르곤은 비활성 기체 중에서 예외이다. 아르곤은 질소와 산소 다음으로 오늘날 지구 대기의 세 번째로 풍부한 구성 요소로, 약 1%를 차지한다. 아르곤-40은 방사성 칼륨-40의 안정한 딸 핵종이며, 아르곤은 중력이 부착 후 지구에 포획될 정도로 무거우므로, 원시 지구의 원시 아르곤은 대부분 제거되었지만 이 방사성 생성 아르곤은 지질학적 시간 동안 축적되었다.

5.2. 한국에서의 친대기 원소

지구 대기권에 주로 존재하는 원소인 친대기 원소에는 H, C, N와 비활성 기체가 있다.

이 원소들은 지구 표면에서 발견되는 온도와 압력에서 액체 및/또는 기체 상태로 존재하거나 그러한 상태로 존재하기 때문에 대부분 지구 표면이나 그 위에 남아있는 원소로 정의된다. 비활성 기체는 안정한 화합물을 형성하지 않고 단원자 기체로 존재하며, 질소는 자유 원자 상태에서는 반응성이 높지만 이원자 분자 질소로 매우 강하게 결합한다. 그 결과 지구 대기에서 자유 산소의 발달과 함께 암모니아는 분자 질소로 산화되었고, 이는 지구 대기의 5분의 4를 형성하게 되었다. 탄소는 일산화 탄소(대기 중에서 서서히 산화됨)와 이산화 탄소에서 산소와 매우 강한 다중 결합을 형성하기 때문에 기체 친화 원소로 분류된다.

물에 존재하는 수소도 기체 친화 원소로 분류된다. 물은 대부분 액체 또는 기체 상태이므로 휘발성 물질로 분류되지만, 지구 표면에서는 고체 화합물로 존재할 수도 있다.

모든 기체 친화 원소는 기체이거나 휘발성 수소화물을 형성하기 때문에, 지구 형성 과정에서 대기 중 손실로 인해 전체적으로 태양의 풍부도에 비해 지구에서 강력하게 고갈되었다. 무거운 비활성 기체(크립톤, 제논)는 지구에서 가장 희귀한 안정 원소이다.

아르곤은 비활성 기체 중에서 예외이다. 아르곤은 질소와 산소 다음으로 오늘날 지구 대기의 세 번째로 풍부한 구성 요소이다. 아르곤-40은 방사성 칼륨-40의 안정한 딸 핵종이며, 원시 지구의 원시 아르곤은 대부분 제거되었지만 이 방사성 생성 아르곤은 지질학적 시간 동안 축적되었다.

6. 미량 및 인공 원소

인공 원소는 자연적으로 발생하지 않으므로 골트슈미트 분류에서 제외된다.

테크네튬(Tc), 프로메튬(Pm), 폴로늄(Po), 아스타틴(At), 라돈(Rn), 프랑슘(Fr), 라듐(Ra), 악티늄(Ac), 프로트악티늄(Pa), 넵투늄(Np), 플루토늄(Pu)과 같은 미량 방사성 원소도 인공 원소로 취급된다. 이들은 자연계에 존재하지만, 그 발생은 모핵종인 토륨(Th)과 우라늄(U)의 장수명에 의존하며, 이동성이 크지 않다. 예를 들어, 폴로늄은 화학적으로 친칼코필 원소로 예상되지만, 모원소인 우라늄과 함께 친석 원소로 나타나는 경향이 있다. 라돈은 표준 상태에서 기체이지만, 붕괴되기 전에 원래의 우라늄 원천으로부터 멀리 이동할 시간이 보통 없다. 이들 원소는 광석에서 추출하는 대신 일반적으로 원자로에서 인공적으로 생산된다.

6.1. 미량 방사성 원소

인공 원소는 자연적으로 발생하지 않으므로 분류에서 제외된다.

미량 방사성 원소(즉, 테크네튬(Tc), 프로메튬(Pm), 폴로늄(Po), 아스타틴(At), 라돈(Rn), 프랑슘(Fr), 라듐(Ra), 악티늄(Ac), 프로트악티늄(Pa), 넵투늄(Np), 플루토늄(Pu))도 인공 원소로 취급된다. 비록 이들이 자연계에 존재하지만, 그 발생은 모핵종인 토륨(Th)과 우라늄(U)의 장수명에 의존하며, 이동성이 크지 않다.

6.1.1. 예시

인공 원소는 자연적으로 발생하지 않으므로 골트슈미트 분류에서 제외된다.

미량 방사성 원소(즉, 테크네튬(Tc), 프로메튬(Pm), 폴로늄(Po), 아스타틴(At), 라돈(Rn), 프랑슘(Fr), 라듐(Ra), 악티늄(Ac), 프로트악티늄(Pa), 넵투늄(Np), 플루토늄(Pu))도 인공 원소로 취급된다. 비록 이들이 자연계에 존재하지만, 그 발생은 모핵종인 토륨(Th)과 우라늄(U)의 장수명에 의존하며, 이동성이 크지 않다. 예를 들어, 폴로늄은 화학적으로 친칼코필 원소로 예상되지만, 모원소인 우라늄과 함께 친석 원소로 나타나는 경향이 있다. 심지어 라돈은 표준 상태에서 기체이지만, 붕괴되기 전에 원래의 우라늄 원천으로부터 멀리 이동할 시간이 보통 없다. 필요할 경우, 이들 원소는 광석에서 추출하는 대신 일반적으로 원자로에서 인공적으로 생산된다.

6.2. 인공 원소

인공 원소는 자연적으로 발생하지 않으므로 골트슈미트 분류에서 제외된다. 테크네튬(Tc), 프로메튬(Pm), 폴로늄(Po), 아스타틴(At), 라돈(Rn), 프랑슘(Fr), 라듐(Ra), 악티늄(Ac), 프로트악티늄(Pa), 넵투늄(Np), 플루토늄(Pu)과 같은 미량 방사성 원소도 인공 원소로 취급된다. 이들은 자연계에 존재하지만, 그 발생은 모핵종인 토륨(Th)과 우라늄(U)의 장수명에 의존하며, 이동성이 크지 않다. 폴로늄은 친칼코필 원소로 예상되지만, 우라늄과 함께 친석 원소로 나타나며, 라돈은 표준 상태에서 기체이지만, 붕괴되기 전에 우라늄 원천으로부터 멀리 이동할 시간이 없다. 이들 원소는 광석에서 추출하는 대신 원자로에서 인공적으로 생산된다.

6.2.1. 예시

인공 원소는 자연적으로 발생하지 않으므로 골트슈미트 분류에서 제외된다. 미량 방사성 원소(Tc, Pm, Po, At, Rn, Fr, Ra, Ac, Pa, Np, Pu)도 인공 원소로 취급된다. 비록 이들이 자연계에 존재하지만, 그 발생은 모핵종인 토륨(Th)과 우라늄(U)의 장수명에 의존하며, 이동성이 크지 않다. 예를 들어, 폴로늄은 화학적으로 친칼코필 원소로 예상되지만, 모원소인 우라늄과 함께 친석 원소로 나타나는 경향이 있다. 심지어 라돈은 표준 상태에서 기체이지만, 붕괴되기 전에 원래의 우라늄 원천으로부터 멀리 이동할 시간이 보통 없다. 필요할 경우, 이들 원소는 광석에서 추출하는 대신 일반적으로 원자로에서 인공적으로 생산된다.