- 化学構造
- 二リン酸（H
- ポリリン酸
- 環状ポリリン酸
- 命名法
- オルソ
- パイロ
- ゴール
- プロパティ
- 分子式
- 分子量
- 外見
- 沸点と融点
- 水溶性
- 密度
- 蒸気密度
- 自動点火
- 粘度
- 酸度
- 分解
- 腐食性
- 重合
- 用途
- リン酸塩と一般的な用途
- 工業用
- 歯科
- 化粧品
- リン酸の生成
- リスク
- 参考文献
リン酸は、化学式H有するリンのオキソ酸である3 PO 4。これは、3つの酸性プロトンがリン酸アニオン（PO 4 3–）に結合している鉱酸で構成されています。強酸とは見なされていませんが、不適切な使用は健康リスクをもたらす可能性があります。
それは2つの状態で見つけることができます：厚い斜方晶の形の固体として、またはシロップ状の外観を持つ結晶性液体として。その最も一般的な商用プレゼンテーションは、85％w / wの濃度と1.685 g / cm 3の密度を持っています。この密度は集中の手から来ています。
上の画像は、リン酸の単一分子を示しています。Leyo、ウィキメディア・コモンズより
3つのOHグループは、酸性水素の寄付を担当します。その構造内に存在するため、さまざまな水酸化物と反応し、さまざまな塩を生成する可能性があります。
水酸化ナトリウムの場合、リン酸一塩基ナトリウム（NaH 2 PO 4）、リン酸二ナトリウム（Na 2 HPO 4）、およびリン酸三ナトリウム（Na 3 PO 4）の3 つを形成できます。
ただし、中和に使用する塩基、またはそれに非常に近いカチオンに応じて、他のリン酸塩を形成できます。その中には、リン酸カルシウム（Ca 3（PO 4）2）、リン酸リチウム（Li 3 PO 4）、リン酸第二鉄（FePO 4）などがあります。リン酸アニオンのプロトン化の程度が異なるもの。
一方、リン酸は、Fe 2+、Cu 2+、Ca 2+、Mg 2+などの二価カチオンを「隔離」することができます。高温で、それはそれ自身と反応して、H 2 O 分子を失い、リン酸の二量体、三量体、およびポリマーを形成します。
このタイプの反応により、この化合物は、リンと酸素の骨格を持つ多数の構造を確立できるようになり、そこからポリリン酸塩として知られているさまざまな塩も取得できます。
その発見に関して、それは水にP 2 O 5（五酸化二リン）を溶解して、ロバート・ボイルによって1694年に合成されました。最も有用な鉱酸の1つであり、肥料としての機能が最も重要です。リンは、カリウムと窒素とともに、3つの主要な植物栄養素です。
化学構造
機械可読の著者は提供していません。H Padleckasを想定（著作権の主張に基づく）。、ウィキメディア・コモンズ経由
リン酸は、P = O結合と3つのP-OHで構成されます。後者は、溶解媒体で放出される酸性水素のキャリアです。中心にリン原子があると、酸素は一種の分子四面体を引き寄せます。
このようにして、リン酸は四面体として視覚化できます。この観点から、上記四面体（H 3 PO 4ユニットによる）は、水素結合を介して互いに相互作用します。つまり、それらの頂点は厳密に近似しています。
これらの分子間相互作用により、リン酸は2つの固体に結晶化することができます。無水物と半水和物（H 3 PO 4・1 / 2H 2 O）は、どちらも単斜晶系です。その無水形態は、式：3H 2 O・P 2 O 5で表すこともできます。これは、三水和五酸化リンに相当します。
四面体は共有結合することさえできますが、これのためにそれらのユニットの1つは脱水によって水分子を排除しなければなりません。これは、H 3 PO 4が加熱されると発生し、その結果、ポリリン酸（PA）が生成されます。
二リン酸（H
すべてのPAの中で最も単純なものは、ピロリン酸としても知られている二リン酸（H 4 P 2 O 7）です。その形成の化学方程式は次のとおりです。
2H 3 PO 4 <=> H 4 P 2 O 7 + H 2 O
バランスは水の量と温度に依存します。その構造は何ですか？セクションの画像では、オルトリン酸とピロリン酸の構造が左上隅に示されています。
2つのユニットは、水分子が除去されると共有結合し、それらの間にP-O-P酸素ブリッジを形成します。現在、それらは3つの酸性水素ではなく、4つ（4つの-OHグループ）です。このため、H 4 P 2 O 7には4つのイオン化定数k aがあります。
ポリリン酸
加熱を続けると、ピロリン酸で脱水が進行します。どうして？その分子の両端に水分子として除去できるOHグループがあるため、P – O – P – O – Pスケルトンのその後の成長を促進します…
これらの酸の例は、トリポリリン酸とテトラポリリン酸です（両方とも画像に示されています）。P – O – Pバックボーンが四面体で構成される一種のチェーンでどのように長くなるかがわかります。
これらの化合物は、式HO（PO 2 OH）x Hで表すことができます。ここで、HOは脱水可能な左端です。PO 2 OHは、P = OおよびOH結合を持つリン骨格です。ｘは、前記鎖を得るために必要なリン酸単位または分子である。
これらの化合物が塩基で完全に中和されると、いわゆるポリリン酸塩が生成されます。それらを囲むカチオンに応じて、それらは多種多様なポリリン酸塩を形成します。
一方、それらがROHアルコールと反応する場合、それらのバックボーンの水素はR–アルキル置換基で置き換えられます。したがって、リン酸エステル（またはポリリン酸塩）が生成されます：RO（PO 2 OR）xR。それらを取得するには、断面の画像のすべての構造でHをRで置き換えるだけで十分です。
環状ポリリン酸
P – O – Pチェーンは、リン酸のリングまたはサイクルで閉じることもできます。このタイプの化合物の最も単純なものは、トリメタリン酸です（画像の右上隅）。したがって、APは線形、周期的にすることができます。またはそれらの構造が分岐した両方のタイプを示す場合。
命名法
出典：commons.wikimedia.org
リン酸の命名法は、IUPACとオキソ酸の三元塩の命名法によって決まります。
H 3 PO 4では、P原子の価数が最も高い+5であるため、その酸には接尾辞-icoが接頭辞phosphor-に割り当てられます。
オルソ
ただし、リン酸は一般にオルトリン酸とも呼ばれます。どうして？「オルソ」という言葉はギリシャ語で「真実」を意味するからです。それは「真の形」または「より水和された」形に変換されます。
無水リン酸が過剰な水（P 4 O 10、上の画像ではリン光体の「キャップ」）で水和すると、H 3 PO 4（3H 2 O・P 2 O 5）が生成されます。したがって、接頭辞orthoは、大量の水で形成される酸に割り当てられます。
パイロ
接頭辞pyroは、二リン酸がリン酸の熱脱水から生じるため、加熱後に発生する任意の化合物を指します。そのためピロリン酸（2H 2 O・P 2 O 5）と呼ばれています。
ゴール
接頭辞metaはギリシャ語でもあり、「後」を意味します。これは、式が分子、この場合は水の分子を削除した物質に追加されます。
H 3 PO 4 => HPO 3 + H 2 O
今回は、2つのリン酸ユニットの追加が発生して二リン酸を形成するのではなく、代わりにメタリン酸が得られることに注意してください（存在の証拠はありません）。
また、この酸はH 2 O・P 2 O 5（半水酸塩に似ており、HPO 3を2 倍したもの）と表現できることにも注意してください。メタ接頭辞は、環状リン酸エステルと完全に一致します。これは、三リン酸が脱水しても、別のH 3 PO 4ユニットを追加して四リン酸にならない場合、環を形成する必要があるためです。
そして、これは他のポリメタリン酸と同じですが、IUPACは対応するPAの環状化合物と呼ぶことを推奨しています。
プロパティ
分子式
H 3 PO 4
分子量
97.994 g / mol
外見
その固体形態では、斜方晶系の吸湿性で透明な結晶を示します。液体の形態では、粘性のあるシロップのように見える結晶です。
それは85％w / wの濃度で水溶液で市販されています。これらすべてのプレゼンテーションで、臭いはありません。
沸点と融点
158°C（760 mmHgで316°F）。
108°F（42.2°C）。
水溶性
20°Cで548 g / 100 gのH 2 O; 0.5°Cで369.4 g / 100 ml; 14.95ºCで446 g / 100m
密度
1.892 g / cm 3（固体）; 1.841 g / cm 3（100％溶液）; 1.685 g / cm 3（85％溶液）; 1.334 g / cm 3 50％溶液）25°C
蒸気密度
空気3,4に対して（空気= 1）。
自動点火
可燃性ではありません。
粘度
3.86 mPoise（20°Cで40％溶液）。
酸度
pH：1.5（0.1 N水溶液）
pKa：pKa1 = 2.148; pKa2 = 7.198およびpKa3 = 12.319。したがって、最も酸性の水素が最初になります。
分解
加熱すると、酸化リンを放出します。213℃以上になるとピロリン酸（H 4 P 2 O 7）になります。
腐食性
非鉄金属およびアルミニウムに対して腐食性があります。これらの金属と反応すると、水素燃料ガスが発生します。
重合
アゾ化合物、エポキシド、重合性化合物と激しく重合します。
用途
リン酸塩と一般的な用途
-リン酸はリン酸塩を製造するための基礎として機能します。リンは植物の主な栄養素であるため、肥料として使用されます。
-これは、鉛中毒の治療や、リン酸塩を大量に必要とするその他の症状や軽度のアシドーシスの発生に使用されています。
-これは、腎臓結石の形成を回避するために、ミンクの尿路のpHおよび経費を制御するために使用されます。
-リン酸は、pKa 6.8のpHバッファーシステムを構成するNa 2 HPO 4およびNaH 2 PO 4塩を生成します。このpH調節システムは人間に存在し、細胞内pHの調節や、ネフロンの遠位尿細管および収集尿細管の水素濃度の管理に重要です。
-この金属に蓄積する酸化鉄のカビ層の除去に使用されます。リン酸はリン酸鉄を形成し、金属表面から簡単に除去できます。アルミニウムの電気研磨にも使用され、アルミナやマグネシアなどの耐火物用の結合剤です。
工業用
-リン酸は、ナイロンとガソリンの生産における触媒剤として使用されます。これは、平版彫刻、繊維産業で使用する染料の製造、ゴム産業でのラテックス凝固プロセス、および過酸化水素の精製で脱水剤として使用されます。
-酸は清涼飲料の添加物として使用され、その風味に貢献しています。希薄化は砂糖精製プロセスで適用されます。それはまたハム、ゼラチンおよび抗生物質の準備の緩衝システムとして機能します。
-それは、アセチレン生産の酸触媒作用で、洗剤の精巧化に参加します。
-家畜産業およびペットのためのバランスの取れた食糧の酸味料として使用されます。製薬業界では、制吐剤の製造に使用されています。また、ミックスでアスファルトを作成して地面を舗装し、亀裂を修復するためにも使用されます。
-リン酸はアルケンの水和反応の触媒として働き、主にエタノールを生成します。さらに、土壌中の有機炭素の測定にも使用されます。
歯科
歯科用ブラケットを配置する前に、歯科医が歯の表面をきれいにして状態を整えるために使用されます。また、歯のホワイトニングや歯垢の除去にも使用できます。さらに、歯科補綴物の接着剤の製造にも使用されます。
化粧品
リン酸は、化粧品やスキンケア製品のpHを調整するために使用されます。活性炭製造の化学酸化剤として使用されています。
リン酸の生成
-リン酸は、アパタイトタイプのリン酸塩岩から、濃硫酸で消化することにより調製されます。
Ca 3（PO 4）2 + 3 H 2 SO 4 + 6 H 2 O => 2 H 3 PO 4 + 3（CaSO 4 .2H 2 O）
この反応で得られたリン酸は純度が低いため、沈殿、溶媒抽出、結晶化、イオン交換技術などの精製プロセスにかけられます。
・リン酸は、五酸化リンを熱湯に溶解することにより製造できます。
-リンを空気と水蒸気の混合物で加熱することによっても得られます：
P 4（l）+ 5 O 2（g）=> P 4 O 10（s）
P 4 O 10（s）+ H 2 O（g）=> 4H 3 PO 4（l）
リスク
・常温では蒸気圧が低いため、酸を吹き付けないと蒸気が吸入されにくい。その場合、吸入の症状には、咳、喉の痛み、息切れ、呼吸困難などがあります。
-文献では、長期間リン酸ガスに曝された船員の事例が引用されています。彼は一般的な脱力感、乾いた咳、胸の痛み、呼吸の問題を抱えていました。曝露から1年以内に、反応性気道機能障害が観察された。
-リン酸との皮膚接触は、皮膚の発赤、痛み、水疱および火傷を引き起こす可能性があります。
酸と目との接触は、その濃度と接触時間に応じて、腐食性組織の損傷または永久的な眼の損傷を伴う重度のやけどをそれらの中で引き起こす可能性があります。
-酸の摂取は口と喉の灼熱感、胸骨を越えた灼熱感、腹痛、嘔吐、ショック、虚脱を引き起こします。
参考文献
- 王立化学協会。（2015）。リン酸。取得元：chemspider.com
- カナダ労働安全衛生センター。（1999）。リン酸-健康への影響。取得元：ccsso.ca
- Acids.Info。（2018）。リン酸»この化合物のさまざまな用途。取得元：acidos.info
- James P. Smith、Walter E. Brown、James R. Lehr。（1955）。結晶性リン酸の構造。J. Am。Chem。Soc。77、10、2728-2730
- ウィキペディア。（2018）。リン酸とリン酸塩。取得元：en.wikipedia.org
- 科学は楽しい。リン酸について学ぶ。。取得元：scifun.chem.wisc.edu