リン
|
この項目では、元素について説明しています。その他の用法については「リン (曖昧さ回避)」をご覧ください。 |
| |||||||||||||
| 一般特性 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 名称, 記号, 番号 | リン, P, 15 | ||||||||||||
| 分類 | 非金属, 半金属（黒リン） | ||||||||||||
| 族, 周期, ブロック | 15 (VB), 3 , p | ||||||||||||
| 密度, 硬度 | 1823 kg·m−3 （白リン） no data | ||||||||||||
| 単体の色 | 無色、赤色、白色、黒色 赤リン | ||||||||||||
| 原子特性 | |||||||||||||
| 原子量 | 30.973762 u | ||||||||||||
| 原子半径 （計測値） | 100 (98) pm | ||||||||||||
| 共有結合半径 | 106 pm | ||||||||||||
| VDW半径 | 180 pm | ||||||||||||
| 電子配置 | [Ne]3s2 3p3 | ||||||||||||
| 電子殻 | 2, 8, 5 | ||||||||||||
| 酸化数（酸化物） | ±3, 4, 5（酸性酸化物） | ||||||||||||
| 結晶構造 | 単斜構造 | ||||||||||||
| 物理特性 | |||||||||||||
| 相 | 固体 | ||||||||||||
| 融点 | 317.3 K (44.1 ℃, 111.6 °F) | ||||||||||||
| 沸点 | 550 K (277 ℃, 531 °F) | ||||||||||||
| モル体積 | 17.02 × 10−3 m3·mol−1 | ||||||||||||
| 気化熱 | 12.129 kJ·mol−1 | ||||||||||||
| 融解熱 | 0.657 kJ·mol-1 | ||||||||||||
| 蒸気圧 | 20.8 Pa (294 K) | ||||||||||||
| 音の伝わる速さ | no data | ||||||||||||
| その他 | |||||||||||||
| クラーク数 | 0.08% | ||||||||||||
| 電気陰性度 | 2.19 （ポーリング） | ||||||||||||
| 比熱容量 | 769 J/(kg*K) | ||||||||||||
| 導電率 | 1.0 ×10-9 m−1·Ω−1 | ||||||||||||
| 熱伝導率 | 0.235 W/(m*K) | ||||||||||||
| イオン化エネルギー | 第1: 1011.8 kJ·mol−1 | ||||||||||||
| 第2: 1907 kJ·mol−1 | |||||||||||||
| 第3: 2914.1 kJ·mol−1 | |||||||||||||
| 第4: 4963.6 kJ·mol-1 | |||||||||||||
| 第5: 6273.9 kJ·mol-1 | |||||||||||||
| （比較的）安定同位体 | |||||||||||||
| |||||||||||||
| 注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。 | |||||||||||||
リン（燐、磷、Phosphorus）は、原子番号 15 の元素。元素記号は P。窒素族元素の1つ。白リン（黄リン）、紫リン（赤リン、紅リン）、黒リンなどの同素体が存在する。+III（例：P4O6、六酸化四リン）、+IV（例：P4O8、八酸化四リン）、+V（例：P4O10、十酸化四リン）などの酸化数をとる。
同素体[編集]
リンは数種類の同素体をもつことが古くから知られている。
白リン（P4）は正四面体型の分子から成り、比重が1.82、融点が44.1℃、沸点が280℃の常温、常圧で白色蝋状の固体である。発火点は約60℃で些細な事で自然発火するため、水中で保存する。空気中で室温でも徐々に酸化され、熱および青白い光を発する。現在燐光は別の発光現象の意味で用いられているがその語源でもある。ベンゼン、二硫化炭素 (CS2) などの有機溶媒によく溶ける。強い毒性を持ち、[1]にんにくのような臭いがある。白リン・黄リン以外の同素体は、安定でほぼ無毒である。リン鉱石から得た段階では、不純物のため黄リンである。
黒リンは比重が2.69の固体である。黄リンを約12000気圧で加圧し、約200℃で加熱すると得られる。リンの同素体中で最も安定である。半導体であり鉄灰色の金属光沢をもちβ金属リンともよばれる。空気中ではなかなか発火しない。
紫リンは比重が2.36の固体である。褐色を帯びた暗紫色で金属光沢をもちα金属リンともよばれる。密閉して、黄リンに鉛を加え加熱することで得られる。電気伝導性は小さい。
赤リン（Pn）は、紫リンを主成分とする白リンとの混合体で、融点590℃、発火点260℃の赤褐色の粉末である。二硫化炭素に不溶。マッチの材料に使われる。密閉した容器で黄リンを約250℃で加熱すると得られる。
紅リンは比重が1.88の深紅色の粉末である。微細な粒子からなる赤リンと考えられている。
黄リンは白リンの表面が微量の赤リンの膜で覆われたものである。19世紀にマッチの材料として使用されたが、自然発火事故や健康被害により20世紀初頭に使用が禁止された。淡黄色で白リン同様猛毒。
二リン（P2、P≡P）は、リン同士が三重結合して二原子分子になったものである。
反応[編集]
燃焼すると十酸化四リン（五酸化二リン）が生成する。
- 4 P + 5 O2 → P4O10
- P4 + 4 OH− + 2 H2O → 2 HPO32− + 2 PH3
歴史[編集]
1669年にヘニング・ブラントが錬金術の実験中に発見。ギリシャ語で'光をはこぶもの'という意味の「phosphoros」から命名された。phosが'光'、phorosが'はこぶもの'の意味。
生化学[編集]
生体内では、遺伝情報の要であるDNAやRNAのポリリン酸エステル鎖として存在するほか、エネルギー代謝に欠かせないATPなど、重要な働きを担う化合物中に存在している。また、脊椎動物ではリン酸カルシウムが骨格の主要構成要素としての役割も持つ。このため、あらゆる生物にとっての必須元素であり、農業においてはリン酸が、カリウム・窒素などとともに肥料の主要成分である。
用途[編集]
用途としては、化学肥料の原料として使われるものが最も大きい。近年では、過リン酸石灰の生産が落ち込んでいるのに加え、従来の重過リン酸石灰の生産量は減少し、代わりにリン酸アンモニウム肥料がその重要性を増している。リン酸は金属の表面加工や工業用触媒に用いられるほか、食品添加物としてコーラなどにも少量添加されている。
代表的なリン酸の関連化合物の用途については、農薬や殺虫剤としての利用も多く、化学兵器として研究されるほど強力な毒性を持った製品も開発されたが、その多くは使用が中止されている。現在はリン酸エステル系の殺虫剤が主力になっている。
同じくリン酸化合物であるリン酸三ナトリウム水溶液は、強いアルカリ性を示すため、単独で金属の洗浄剤として使われるほか、次亜塩素酸と混合することで強力な洗剤となるので、三リン酸五ナトリウムは洗剤として広く利用されていたが、排水に高濃度のリンが含まれるために微生物の異常な繁殖の原因となり、赤潮などの公害を引き起こした。それゆえ、環境への配慮から日本国内での使用はほとんどなくなってきている。リン酸水素カルシウムは研磨剤として歯磨きなどに含まれ、フッ素を含む歯磨きには二リン酸カルシウムなど、口腔衛生にかかわる場面でもリン酸化合物が数多く配合されている。
そのほかにも、コーンフレークやベーキングパウダー、飼料にもリン酸化合物が含まれるほか、ハムやチーズなどの製造時にも使用されている。燃料の不凍液にリン酸化合物が加えられたり繊維製品の難燃加工にも利用されている。製紙工業では消泡剤として、核燃料の再処理では、ウラン・プルトニウム抽出の際の溶剤としてなど、多様なリン酸化合物が開発され、さまざまな場面で利用がある。
一般的に工業用の材料として使用されるものは、無機被覆または樹脂被覆処理を行った被覆リンとして流通している。被覆されることによって有毒なホスフィンの発生を抑制して自然発火がおきないようにすることで取り扱いを容易にしている。販売されている被覆リンは保存に特別な設備を必要とせず、常温の空気中に保存することが出来る。
規制[編集]
リンは細胞の不可欠な構成要素であるため、逆に環境中に過剰に存在すると、微生物の大量増殖を導いてしまう。赤潮などの公害が多発した1960年代以降、合成洗剤のビルダーとしての使用が禁止されるなどの対策が講じられ、その後も閉鎖性水域を中心に、環境基準の項目として定番となっている。
リンの化合物[編集]
- ハロゲン化ホスホリル(オキシハロゲン化物)
- フッ化ホスホリル(オキシフッ化リン) (POF3)
- 塩化ホスホリル(オキシ塩化リン) (POCl3)
- 臭化ホスホリル(オキシ臭化リン) (POBr3)
- その他
リンのオキソ酸[編集]
リンのオキソ酸は慣用名をもつ。次にそれらを挙げる。
| オキソ酸の名称 | 化学式(酸化数) | オキソ酸塩の名称 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 亜リン酸 (Phosphorous acid) |
H3PO3 (+III) |
亜リン酸塩 ( - phosphorite) |
詳しくは亜リン酸、三酸化二リンを参照。 |
| ホスホン酸 (Phosphonic acid) |
H3PO3 (+III) |
ホスホン酸塩 ( - phosphorite) |
亜リン酸の互変異性体。水素原子のうち1個がリンに直接結合しているため、リンの原子価は5価。 |
| リン酸 (Phosphoric acid) |
H3PO4 (+V) |
リン酸塩 ( - phosphorate) |
詳しくはリン酸、五酸化二リンを参照。 |
| 過リン酸 (- acid) |
H3PO5(+V) | 過リン酸塩 ( - ) |
※オキソ酸塩名称の'-'にはカチオン種の名称が入る
同位体[編集]
関連項目[編集]
脚注[編集]
- ↑ PHOSPHORUS (YELLOW) 国際化学物質安全性カード
- ↑ アメリカ毒性物質登録管理局 (ATSDR)が 1997年に作成したTOXICOLOGICAL PROFILE FOR WHITE PHOSPHORUSによる。http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp103.pdf TOXICOLOGICAL PROFILE FOR WHITE PHOSPHORUS
外部リンク[編集]
| 1 | 元素の周期表 | 18 | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | H | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | He | ||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| 3 | Na | Mg | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | Al | Si | P | S | Cl | Ar |
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| 6 | Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| 7 | Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | ... | ||||||
| * | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | |||
| ** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | |||
