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。

Recipes

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。

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、中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・仕組みを解説！を確認しよう。）

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。（肥料に関しては肥料の三要素（窒素・リン・カリウム）を参照）

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

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