メタリン酸

ウィキペディア

リン酸

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/04/20 14:09 UTC 版)

リン酸
IUPAC名 リン酸
別称 オルトリン酸
識別情報
CAS登録番号	7664-38-2
E番号	E338 (酸化防止剤およびpH調整剤)
国連/北米番号	1805
SMILES OP(=O)(O)O
InChI InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) Key: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
特性
化学式	H3PO4
モル質量	98.00 g/mol
外観	液体
密度	1.892 (25℃)
融点	42.35 °C, 316 K, 108 °F ()
沸点	407 °C, 680 K, 765 °F ()
水への溶解度	水：可溶 アルコール：可溶
危険性
安全データシート(外部リンク)	厚生労働省モデルSDS
GHSピクトグラム
GHSシグナルワード	危険
Hフレーズ	飲み込むと有害 重篤な皮膚の薬傷及び眼の損傷 重篤な眼の損傷 吸入すると有毒 呼吸器の障害
関連する物質
その他の陰イオン	ヒ酸
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

リン酸（リンさん、燐酸、英: phosphoric acid）は、リンのオキソ酸の一種で、化学式 H₃PO₄ の無機酸である。オルトリン酸（おるとりんさん、英: orthophosphoric acid）とも呼ばれる。

広義では、オルトリン酸・二リン酸（ピロリン酸）H₄P₂O₇・メタリン酸HPO₃など、五酸化二リンP₂O₅が水和してできる酸を総称してリン酸ということがある。リン酸骨格をもつ他の類似化合物群（ピロリン酸など）はリン酸類（リンさんるい、英: phosphoric acids）と呼ばれている。リン酸類に属する化合物を「リン酸」と略することがある。リン酸化物に水を反応させることで生成する。生化学の領域では、リン酸イオン溶液は無機リン酸 (Pi) と呼ばれ、ATP や DNA あるいは RNA の官能基として結合しているものを指す。

概要

純粋なリン酸は斜方晶系に属す不安定な結晶、またはシロップ状の無色の液体。融点42.35 ℃。水・アルコール・エーテルに可溶。

生化学において最も重要な無機オキソ酸といっても過言ではなく、DNAやATPを構成するため非常に重要。生化学反応では、低分子化合物の代謝においてリン酸が付加した化合物（リン酸エステルなど）が中間体として用いられることが多い。またタンパク質の機能調節（またそれによるシグナル伝達）においてもリン酸化は重要である。これらのリン酸化は多くの場合に ATP が用いられ、特定のリン酸化酵素（キナーゼ）によって行われる。

このほか、肥料・洗剤の製造、エチレン製造の触媒、清涼剤（コーラの酸味料など）、歯科用セメント、金属表面処理剤、ゴム乳液の凝結剤、医薬、微生物による廃水浄化など用途は幅広い。

性質

オルトリン酸分子の空間充填モデル

純粋な無水リン酸は常圧で融点 42.35 ℃ の白色固体であり、融解後は無色透明な液体となる。液体無水リン酸は高い電気伝導性を示し、またかなり強い酸性媒体であり、ハメットの酸度関数では H ₀ = - 5 を示す。

オルトリン酸という別名があるが、この別名が用いられる場合はポリリン酸類と区別するという意味で用いられる。オルトリン酸は無機物であり、3 価のやや弱い酸である。極性の高い化合物であるため、水に溶けやすい。オルトリン酸を含むリン酸類のリン原子の酸化数は +5 であり、酸素の酸化数は -2 、水素の酸化数は +1 である。

75 – 85 % の純粋な水溶液は、無色透明で無臭、揮発性のない粘性液体である。この高い粘度はヒドロキシ基による水素結合によるものである。

一般的には 85% (d = 1.685 g/cm³）、モル濃度は 14.6 mol/dm³、規定度は 43.8 N の水溶液として用いられることが多い。高濃度では腐食性を持つが、希薄溶液にすると腐食性は下がる。高濃度の溶液では温度によりオルトリン酸とポリリン酸の間で平衡が存在するが、表記の簡略化のため市販の濃リン酸は成分の全てがオルトリン酸であると表記されている。

${\ce {2H3PO4\rightrightarrows H4P2O7+H2O}}$

水酸化ナトリウム水溶液による中和滴定曲線

酸解離に関する標準エンタルピー変化、ギブス自由エネルギー変化、エントロピー変化の値が報告されており、解離に伴いエントロピーの減少がおこるのは、電荷の増加に伴ってイオンの水和の程度が増加し、電縮が起こり水分子の水素結合による秩序化の度合いが増加するからである。

$\Delta H^{\circ }$ 各種リン酸構造式。左側上から、オルトリン酸・ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸。右側上から、トリメタリン酸、十酸化四リン。 オルトリン酸を加熱すると脱水反応が起こる。150 ℃ で無水物となり、200 ℃ で 2 つのオルトリン酸が反応し徐々にピロリン酸（二リン酸）H4P2O7 が生成する。さらに高次の縮合リン酸 Hn+2PnO3n+1 も生成し、300 ℃ 以上では 1 つのリン酸ユニットにつき 1 つの水分子が脱離してメタリン酸（ポリリン酸）(HPO3)n が生成する。メタリン酸はオルトリン酸が脱水縮合した化合物とみなすことが可能である。 トリポリリン酸の空間充填モデル トリメタリン酸の空間充填モデル いずれも複数の PO4 四面体を酸素原子を架橋として連結した構造であり、ポリリン酸は一般的に PO4 四面体が環状に連結したシクロリン酸（しくろりんさん、cyclophosphoric acid）である。 このような加熱により生成するポリリン酸の混合物は、高温において金属などに対する作用も激しくなり、ガラスでさえ侵すようになり、強リン酸（きょうりんさん）と呼ばれることもある。 それ以上の脱水は非常に難しいが、脱水したら五酸化二リン（十酸化四リン）が生成する。五酸化二リンは水と激しく反応する固体であり、乾燥剤としても用いられる。 利用 ハロゲン化水素の調製 リン酸と無機ハロゲン化物を反応させると、対応するハロゲン化水素ガスが発生する。これは研究室レベルでハロゲン化水素を入手する簡単な方法である。 ${\ce {NaCl(s) + H3PO4(l) -> NaH2PO4(s) + HCl(g)}}$ リン酸イオンの構造式 リン酸一水素イオンの構造式 リン酸二水素イオンの構造式 リン酸イオンの空間充填モデル リン酸の第一段階電離により、リン酸二水素イオン（りんさんにすいそいおん、dihydrogenphosphate(1-), H₂PO₄⁻）、第二段階解離によりリン酸水素イオン（りんさんすいそいおん、hydrogenphosphate(2-), HPO₄²⁻）、第三段階解離によりリン酸イオン（りんさんいおん、phosphate, PO₄³⁻）を生成し、それぞれリン酸二水素塩、リン酸水素塩、リン酸塩の結晶中に存在する。 リン酸イオンは正四面体型構造であり、P—O 結合距離はリン酸アルミニウム結晶中で152 pmである。 リン酸塩 リン酸塩（りんさんえん、phosphate）には正塩、および水素塩/酸性塩（リン酸水素塩、hydrogenphosphate / リン酸二水素塩、dihydrogenphosphate）が存在し、リン酸ナトリウム Na3PO4 水溶液は塩基性（pH～12）、リン酸水素ナトリウム Na2HPO4 水溶液は弱塩基性（pH～9.5）、リン酸二水素ナトリウム NaH2PO4 水溶液は弱酸性（pH～4.5）を示す。 アルカリ金属塩、アンモニウム塩は水に可溶であるが、アルカリ土類金属塩をはじめとしてその他のものは極めて難溶性であることが多い。 リン酸塩鉱物 燐灰石 生物の作用によるもの、ペグマタイトなどに含まれるものなどがあり、希土類元素、ウラン、トリウムなどを含むものが多い。 カコクセナイト, Cacoxenite ${\ce {(AlFe24O6(OH)12(PO4)17\cdot 75H2O)}}$ ウィキメディア・コモンズには、リン酸に関連するカテゴリがあります。 高エネルギーリン酸結合 リン酸塩 亜リン酸 リン酸基 外部リンク International Chemical Safety Card 1008 National Pollutant Inventory - Phosphoric acid fact sheet NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Excel spreadsheet containing phosphoric acid titration curve, distribution diagram and buffer pH calculation General Hydroponics Liquid pH Down MSDS fact sheet