リンの単体と化合物の性質・製法

【プロ講師解説】このページでは『リンの単体と化合物の性質・製法』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

リンの単体

赤リン・黄リン

Point!

リンの単体には黄リンP₄と赤リンPの２種類が存在する。
これら２つは、同じリン元素からできているため同素体の関係にあるが、様々な点で違いがある。

	黄リン	赤リン
化学式	P₄	P
構造	正四面体	無定形
毒性	あり	なし
CS₂に	溶ける	溶けない
その他特徴	自然発火するため水中に保存真空中で加熱すると赤リンに	マッチの箱の横に付いているヤツ

黄リンはP原子4つから成り立っているので分子式P₄で表すのに対し、赤リンは無数のPが集まってできているので組成式Pで表す。また、毒性についても決定的な違いがあり、黄リンは毒性を示すが、赤リンは示さない。

黄リンP₄は無極性分子なので極性溶媒の水には溶けないが、無極性溶媒の二硫化炭素CS₂には溶ける。（沈殿生成反応の仕組みと沈殿生成反応式の作り方を参照）
一方、赤リンPは無定形分子であり、CS₂にも溶けない。

リンの酸化物（十酸化四リン）

黄リンや赤リンを空気中で燃焼させると、白色粉末の酸化物が生成する。これが十酸化四リンP₄O₁₀である。

十酸化四リンは潮解性があり吸湿性が極めて高いため、酸性の乾燥剤として用いられる。

※乾燥剤について詳しくは【乾燥剤】酸性・中性・塩基性の乾燥剤一覧や分類・仕組みなどを参照

リンのオキソ酸（リン酸）

リンを含むオキソ酸として有名なのはリン酸H₃PO₄である。

リン酸は、十酸化四リンに水を加えて加熱すると生じる。

\[
P_{4}O_{10} + 6H_{2}O \overset{加熱}{→} 4H_{3}PO_{4}
\]

リンの塩（リン酸カルシウム/リン酸水素カルシウム/リン酸二水素カルシウム）

	リン酸イオン PO₄^3-	リン酸水素イオン HPO₄^2-	リン酸二水素イオン H₂PO₄^–
Ca²⁺	リン酸カルシウム Ca₃(PO₄)₂	リン酸水素カルシウム CaHPO₄	リン酸二水素カルシウム Ca(H₂PO₄)₂

リン酸を含む塩で有名なのはこの3つ。
リン酸カルシウムCa₃(PO₄)₂は骨や歯の主成分で、リン酸二水素カルシウムCa(H₂PO₄)₂はCaSO₄と混合して肥料などに用いられる。

また、Ca(H₂PO₄)₂とCaSO₄の混合物は過リン酸石灰と呼ばれ、これを作る反応式は以下の通り。

\[
Ca_{3}(PO_{4})_{2} + 2H_{2}SO_{4} → Ca(H_{2}PO_{4})_{2} + 2CaSO_{4}
\]

リンに関する演習問題

問１

【】に当てはまる用語を答えよ。

リンの同素体には【１】と【２】の2種類が存在し、【１】は分子式P₄、【２】は組成式Pで表される。

【問１】解答/解説：タップで表示

解答：【１】黄リン【２】赤リン

	黄リン	赤リン
化学式	P₄	P
構造	正四面体	無定形
毒性	あり	なし
CS₂に	溶ける	溶けない
その他特徴	自然発火するため水中に保存真空中で加熱すると赤リンに	マッチの箱の横に付いているヤツ

問２

【】に当てはまる用語を答えよ。

黄リンと赤リンのうち、毒性をもつのは【１】である。

【問２】解答/解説：タップで表示

解答：【１】黄リン

問３

【】に当てはまる用語を答えよ。

黄リンは自然発火する可能性があるため【１】中に保存する。

【問３】解答/解説：タップで表示

解答：【１】水

問４

【】に当てはまる用語を答えよ。

黄リンは【１】中で加熱すると赤リンになる。

【問４】解答/解説：タップで表示

解答：【１】真空

問５

【】に当てはまる用語を答えよ。

黄リンや赤リンを空気中で燃焼させると【１】の白色粉末が生成する。【１】は潮解性があり吸湿性が極めて高いため、【２】性の【３】として用いられる。

【問５】解答/解説：タップで表示

解答：【１】十酸化四リンP₄O₁₀【２】酸【３】乾燥剤

黄リンや赤リンを空気中で燃焼させると、白色粉末の酸化物が生成する。これが十酸化四リンP₄O₁₀である。

十酸化四リンは潮解性があり吸湿性が極めて高いため、酸性の乾燥剤として用いられる。

※乾燥剤について詳しくは【乾燥剤】酸性・中性・塩基性の乾燥剤一覧や分類・仕組みなどを参照

問６

【】に当てはまる用語を答えよ。

十酸化四リンP₄O₁₀に水を加えて加熱すると【１】が生成する。

【問６】解答/解説：タップで表示

解答：【１】リン酸H₃PO₄

リンを含むオキソ酸として有名なのはリン酸H₃PO₄である。

リン酸は、十酸化四リンに水を加えて加熱すると生じる。

\[
P_{4}O_{10} + 6H_{2}O \overset{加熱}{→} 4H_{3}PO_{4}
\]

問７

【】に当てはまる用語を答えよ。

リン酸を含む塩のうち、【１】は骨や歯の主成分で、【２】はCaSO₄と混合して【３】とし、肥料などに用いられる。

【問７】解答/解説：タップで表示

解答：【１】リン酸カルシウムCa₃(PO₄)₂【２】リン酸二水素カルシウムCa(H₂PO₄)₂【３】過リン酸石灰

	リン酸イオン PO₄^3-	リン酸水素イオン HPO₄^2-	リン酸二水素イオン H₂PO₄^–
Ca²⁺	リン酸カルシウム Ca₃(PO₄)₂	リン酸水素カルシウム CaHPO₄	リン酸二水素カルシウム Ca(H₂PO₄)₂

また、Ca(H₂PO₄)₂とCaSO₄の混合物は過リン酸石灰と呼ばれ、これを作る反応式は以下の通り。

\[
Ca_{3}(PO_{4})_{2} + 2H_{2}SO_{4} → Ca(H_{2}PO_{4})_{2} + 2CaSO_{4}
\]

リンの単体と化合物の性質・製法

リンの単体

リンの酸化物（十酸化四リン）

リンのオキソ酸（リン酸）

リンの塩（リン酸カルシウム/リン酸水素カルシウム/リン酸二水素カルシウム）

リンに関する演習問題

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