リン酸
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2023/10/07 05:37 UTC 版)
リン酸 | |
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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 [1] |
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特性 | |
化学式 | H3PO4 |
モル質量 | 98.00 g/mol |
外観 | 液体 |
密度 | 1.892 (25℃) [1] |
融点 |
42.35 °C, 316 K, 108 °F ([1]) |
沸点 |
407 °C, 680 K, 765 °F ([1]) |
水への溶解度 | 水:可溶 アルコール:可溶 [1] |
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 | [1] |
GHSシグナルワード | 危険 [1] |
Hフレーズ |
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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。 |
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[2]。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
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。
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[3]、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[4]。
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[5]。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。
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。
- ^ a b c d e f g h 厚生労働省モデルSDS
- ^ “りんさん【リン酸(燐酸) phosphoric acid】”. 日本大百科全書. 小学館. 2018年10月29日閲覧。
- ^ D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982)
- ^ 田中元治 『基礎化学選書8 酸と塩基』 裳華房、1971年
- ^ phosphoric acid. The Columbia Encyclopedia, Sixth Edition. 2001-05
- ^ 経済産業省生産動態統計・生産・出荷・在庫統計 Archived 2011年5月22日, at the Wayback Machine.平成20年年計による
- ^ Katherine L Tucker, Kyoko Morita, Ning Qiao, Marian T Hannan, L Adrienne Cupples and Douglas P Kiel (2006). “Colas, but not other carbonated beverages, are associated with low bone mineral density in older women: The Framingham osteoporosis study”. Am. J Clin. Nut. 84 (4): 936–42. PMID 17023723.
- ^ Elmståhl S, Gullberg B et al. :Increased incidence of fractures in middle-aged and elderly men with low intakes of phosphorus and zinc" Osteoporos Int 8(4), 1998, pp333-40. PMID 10024903
- ^ Heaney RP, Rafferty K. "Carbonated beverages and urinary calcium excretion" American Journal of Clinical Nutrition 74(3), September 2001, pp343-347. PMID 11522558
- ^ Barger-Lux MJ, Heaney RP, Stegman MR. "Effects of moderate caffeine intake on the calcium economy of premenopausal women" American Journal of Clinical Nutrition, Vol. 52:722–725
- ^ 日本人の食事摂取基準(2005年版)(厚生労働省)
- ^ “A potential link between phosphate and aging – lessons from Klotho-deficient mice”. Mechanisms of ageing and development 131 (4): Figure 2. (2010). doi:10.1016/j.mad.2010.02.008. PMC 2862786. PMID 20197072 .
- ^ a b c 岐阜県街路樹等整備・管理の手引き 岐阜県建設研究センター、岐阜県造園緑化協会、2022年4月23日閲覧。
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