リンの単体と化合物の性質・製法

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はじめに

このページでは、リンの単体・化合物について、その性質や製法を紹介していく。いずれも重要なものばかりなのでの機会に必ず覚えるようにしよう。

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。

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