リンのソースを表示

{{Otheruses|元素}}
{{Elementbox
|name=phosphorus
|japanese name=リン
|pronounce={{IPAc-en|ˈ|f|ɒ|s|f|ər|ə|s}} {{Respell|FOS|fər-əs}}
|number=15
|symbol=P
|left=[[ケイ素]]
|right=[[硫黄]]
|above=[[窒素|N]]
|below=[[ヒ素|As]]
|series=非金属
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|group=15
|period=3
|block=p
|series color=
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|appearance=無色、ロウ状白色、黄色、真紅色、赤色、紫色、黒色
|image name=PhosphComby.jpg
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|image name comment=左から白リン（黄リン）、赤リン、紫リン、黒リン
|image name 2=
|image name 2 comment=
|atomic mass=30.973762
|atomic mass 2=2
|atomic mass comment=
|electron configuration=&#91;[[ネオン|Ne]]&#93; 3s<sup>2</sup> 3p<sup>3</sup>
|electrons per shell=2, 8, 5
|color=
|phase=
|phase comment=
|density gplstp=
|density gpcm3nrt=（白リン）1.823、（赤リン）≈ 2.2 – 2.34、（紫リン）2.36、（黒リン）2.69
|density gpcm3nrt 2=
|density gpcm3nrt 3=
|density gpcm3mp=
|melting point K=<!--（白リン）317.4 K、（赤リン）≈ 852 K、（黒リン）883 -->
|melting point C=（白リン）44.2 {{℃}}、（黒リン）610
|melting point F=<!-- （白リン）112 {{°F}}、（赤リン）≈ 1075 {{°F}}、（黒リン）1130 -->
|sublimation point K=<!-- （赤リン）≈ 689.2 – 863 K、（紫リン）893 -->
|sublimation point C=（赤リン）≈ 416 – 590 {{℃}}、（紫リン）620
|sublimation point F=<!-- （赤リン）≈ 780.8 – 1094 {{°F}}、（紫リン）1148 -->
|boiling point K=<!-- （白リン）553.7 -->
|boiling point C=（白リン）280.5
|boiling point F=<!-- （白リン）536.9 -->
|triple point K=
|triple point C=
|triple point kPa=
|triple point K 2=（赤リン）862.7
|triple point C 2=589.5
|triple point kPa 2=4367
|critical point K=
|critical point MPa=
|heat fusion=（白リン）0.66
|heat fusion 2=
|heat vaporization=（白リン）12.4
|heat capacity=（白リン）23.824
|vapor pressure 1=279
|vapor pressure 10=307
|vapor pressure 100=342
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|vapor pressure 10 k=453
|vapor pressure 100 k=549
|vapor pressure comment=（白リン）
|vapor pressure 1 2=455
|vapor pressure 10 2=489
|vapor pressure 100 2=529
|vapor pressure 1 k 2=576
|vapor pressure 10 k 2=635
|vapor pressure 100 k 2=704
|vapor pressure comment 2=（赤リン、bp. 431 {{℃}}）
|crystal structure=cubic
|japanese crystal structure=[[立方晶系]]（白リン）
|oxidation states='''5''', 4, 3, 2<ref>[http://www.webelements.com/webelements/compounds/text/P/H4P2-13445506.html webelements]</ref>, 1<ref>{{cite journal|doi=10.1021/ic060186o|pmid=16903744|title=Phosphorus(I) Iodide:  A Versatile Metathesis Reagent for the Synthesis of Low Oxidation State Phosphorus Compounds|year=2006|last1=Ellis|first1=Bobby D.|last2=MacDonald|first2=Charles L. B.|journal=Inorganic Chemistry|volume=45|issue=17|pages=6864}}</ref>, -1, -2, -3
|oxidation states comment=弱[[酸性酸化物]]
|electronegativity=2.19
|number of ionization energies=4
|1st ionization energy=1011.8
|2nd ionization energy=1907
|3rd ionization energy=2914.1
|atomic radius=
|atomic radius calculated=
|covalent radius=[[1 E-10 m|107±3]]
|Van der Waals radius=[[1 E-10 m|180]]
|magnetic ordering=（白リン、赤リン、紫リン、黒リン）[[反磁性]]<ref>[http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds], in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.</ref>
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
|electrical resistivity at 20=
|thermal conductivity=（白リン）0.236、（黒リン）12.1
|thermal conductivity 2=
|thermal diffusivity=
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|thermal expansion at 25=
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|speed of sound rod at 20=
|speed of sound rod at r.t.=
|Young's modulus=
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|Bulk modulus=（白リン）5、（赤リン）11
|Poisson ratio=
|Mohs hardness=
|Vickers hardness=
|Brinell hardness=
|CAS number=7723-14-0
|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=[[リン31|31]] | sym=P | na=100% | n=16}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=[[リン32|32]] | sym=P
 | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=[[1 E6 s|14.28 d]]
 | dm=[[ベータ崩壊|β<sup>-</sup>]] | de=1.709 | pn=[[硫黄32|32]] | ps=[[硫黄|S]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=[[リン33|33]] | sym=P
 | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=[[1 E6 s|25.3 d]]
 | dm=[[ベータ崩壊|β<sup>-</sup>]] | de=0.249 | pn=[[硫黄33|33]] | ps=[[硫黄|S]]}}
|isotopes comment=
}}
'''リン'''（燐、{{Lang-lan|phosphorus}}<ref>http://www.thefreedictionary.com/Element+15</ref>）は[[原子番号]]15の[[元素]]。[[元素記号]]は '''P'''。[[第15族元素|窒素族元素]]の一つ。白リン（黄リン）・赤リン・紫リン・黒リンなどの[[同素体]]が存在する。+III（例：[[六酸化四リン]] P<sub>4</sub>O<sub>6</sub>）、+IV（例：[[八酸化四リン]] P<sub>4</sub>O<sub>8</sub>）、+V（例：[[五酸化二リン]] P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>）などの[[酸化数]]をとる。

== 同素体 ==
リンは数種類の同素体をもつことが古くから知られている。白リン以外の同素体は、安定でほぼ無毒である。

'''白リン''' (P<sub>4</sub>) は[[四面体形]]の分子からなり、[[比重]]が1.82、[[融点]]が44.1 {{℃}}、[[沸点]]が280 {{℃}}の、常温常圧で白色ロウ状の[[固体]]である。発火点は約60 {{℃}}で些細な事で[[自然発火]]するため、水中で保存する。空気中で室温でも徐々に酸化され、熱および青白い光を発する。現在[[燐光]]は別の発光現象の意味で用いられているがその語源でもある。[[ベンゼン]]、[[二硫化炭素]] (CS<sub>2</sub>) などの[[有機溶媒]]によく溶ける。強い毒性を持ち<ref>[http://www.nihs.go.jp/ICSC/icssj-c/icss0628c.html PHOSPHORUS (YELLOW)] 国際化学物質安全性カード</ref>、[[ニンニク|にんにく]]のような臭いがある。

'''黒リン'''は比重が2.69の固体である。黄リンを約12000気圧で加圧し、約200 {{℃}}で加熱すると得られる。リンの同素体中で最も安定である。[[半導体]]であり鉄灰色の金属光沢をもち'''β金属リン'''ともよばれる。空気中ではなかなか発火しない。

'''紫リン'''は比重が2.36の固体である。褐色を帯びた暗紫色で金属光沢をもち'''α金属リン'''ともよばれる。密閉して、黄リンに鉛を加え加熱することで得られる。電気伝導性は小さい。

'''赤リン'''は紫リンを主成分とする白リンとの混合体で、融点590 {{℃}}、発火点260 {{℃}}の赤褐色の粉末である。[[二硫化炭素]]に不溶。[[マッチ]]の材料に使われる。密閉した容器で黄リンを約250 {{℃}}で加熱すると得られる。

'''紅リン'''は比重が1.88の深紅色の粉末である。微細な粒子からなる赤リンと考えられている。

'''[[二リン]]''' (P<sub>2</sub>, P≡P) は、リン同士が[[三重結合]]して[[二原子分子]]になったものである。

=== 同素体ではないもの ===
'''黄リン'''は同素体とされていたが、黄色は白リンの表面が微量の赤リンの膜で覆われたもので、融点沸点などの物理的性質は白リンに準じ、同素体ではない。[[リン鉱石]]（[[リン酸カルシウム]]）を[[ケイ砂]]、[[コークス]]と共に混合強熱して得られる淡黄色蝋状固体で、[[不純物]]（赤リンなど）を含む粗製白リンであり、19世紀にマッチの材料として使用されたが、自然発火事故や健康被害により20世紀初頭に使用が禁止された。赤リンの乾留でも得られる。

== 反応 ==
[[燃焼]]すると[[五酸化二リン]]が生成する。
: 4 P + 5 O<sub>2</sub> → P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>

白リンは[[強塩基]]の水溶液と反応すると[[ホスフィン]]を生成する。
: P<sub>4</sub> + 4 OH<sup>-</sup> + 2 H<sub>2</sub>O → 2 HPO<sub>3</sub><sup>2-</sup> + 2 PH<sub>3</sub><ref>アメリカ{{仮リンク|有害物質・疾病登録局|en|Agency for Toxic Substances and Disease Registry}} (ATSDR) が 1997年に作成した[http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp103.pdf TOXICOLOGICAL PROFILE FOR WHITE PHOSPHORUS]による。</ref>

== 歴史 ==
[[1669年]]に[[ヘニング・ブラント]]が[[錬金術]]の実験中に、尿を蒸発させた残留物から発見した<ref>{{Cite |和書 |author =[[桜井弘]]|||title = 元素111の新知識|date = 1998| pages = 94|publisher =[[講談社]]| series = |isbn=4-06-257192-7 |ref = harv }}</ref>。ギリシャ語で「光をはこぶもの」という意味の “''phosphoros''” から命名された。''phos'' が「光」、''phoros'' が「はこぶもの」の意味。

== 生化学 ==
生体内では、遺伝情報の要である [[デオキシリボ核酸|DNA]] や [[リボ核酸|RNA]] のポリリン酸エステル鎖として存在するほか、生体エネルギー代謝に欠かせない [[アデノシン三リン酸|ATP]]、細胞膜の主要な構成要素である[[リン脂質]]など、重要な働きを担う化合物中に存在している。また、[[脊椎動物]]では[[燐灰石|リン酸カルシウム]]が[[骨格]]の主要構成要素としての役割も持つ。このため、あらゆる生物にとっての[[必須元素]]であり、[[農業]]においては[[リン酸]]が、[[カリウム]]・[[窒素]]などとともに[[肥料]]の主要成分である。

2010年12月、体内に大量の[[ヒ素]]を持つ「[[GFAJ-1]]」の発見が、[[NASA]] 宇宙生物学研究所から発表された。この[[バクテリア]]は、リンが不足した環境では[[代謝]]系や[[細胞]]の構成要素をヒ素で代替している可能性があり、リンを必須としない新しいタイプの生命ではないかと注目されている。
<!-- 反論が多数寄せられるなど、まだ確定していないようです -->

海洋においては浅い地域に多く、元素の中では偏在性が強い。メキシコ、コンゴ、南米付近の海底には大規模なリンの鉱床がある<ref>臼井朗「海底鉱物資源」（オーム社）53ページ</ref>。

== 用途 ==
用途としては、化学肥料の原料として使われるものが最も大きい。近年では、[[過リン酸石灰]]の生産が落ち込んでいるのに加え、従来の[[重過リン酸石灰]]の生産量は減少し、代わりに[[リン酸アンモニウム]]肥料がその重要性を増している。リン酸は[[金属]]の表面加工や工業用[[触媒]]に用いられるほか、[[食品添加物]]として[[コーラ (飲料)|コーラ]]などにも少量添加されている。

代表的なリン酸の関連化合物の用途については、[[農薬]]や[[殺虫剤]]としての利用も多く、[[化学兵器]]として研究されるほど強力な毒性を持った製品も開発されたが、その多くは使用が中止されている。現在は[[リン酸エステル]]系の殺虫剤が主力になっている。

同じくリン酸化合物である[[リン酸ナトリウム]]水溶液は強[[塩基性]]を示すため、単独で金属の洗浄剤として使われるほか、[[次亜塩素酸]]と混合することで強力な洗剤となるので、[[三リン酸ナトリウム]]は洗剤として広く利用されていたが、排水に高濃度のリンが含まれるために微生物の異常な繁殖の原因となり、[[赤潮]]などの公害を引き起こした。それゆえ、[[環境]]への配慮から日本国内での使用はほとんどなくなってきている。[[リン酸水素カルシウム]]は[[研磨剤]]として歯磨きなどに含まれ、[[フッ素]]を含む歯磨きには[[二リン酸カルシウム]]など、口腔衛生にかかわる場面でもリン酸化合物が数多く配合されている。

そのほかにも、[[コーンフレーク]]や[[ベーキングパウダー]]、[[飼料]]にもリン酸化合物が含まれるほか、[[ハム]]や[[チーズ]]などの製造時にも使用されている。燃料の[[不凍液]]にリン酸化合物が加えられたり[[繊維]]製品の[[難燃性|難燃]]加工にも利用されている。[[製紙]]工業では[[消泡剤]]として、[[核燃料]]の再処理では、[[ウラン]]・[[プルトニウム]]抽出の際の溶剤としてなど、多様なリン酸化合物が開発され、さまざまな場面で利用がある。

一般的に工業用の材料として使用されるものは、無機被覆または樹脂被覆処理を行った被覆リンとして流通している。被覆されることによって有毒な[[ホスフィン]]の発生を抑制して自然発火がおきないようにすることで取り扱いを容易にしている。販売されている被覆リンは保存に特別な設備を必要とせず、常温の空気中に保存することが出来る。

[[潤滑]]用途では様々な種類のリン系添加剤が使用されており、特に耐摩耗性、極圧性に優れたものが多く存在する。ジチオリン酸亜鉛などは磨耗防止、酸化防止、腐食防止といった機能を持つ多機能添加剤であるため昔から潤滑油用途で多用され、現在でも一般的な[[4ストローク]]用[[エンジンオイル]]の殆どに添加されている。

[[2012年]]、電極の間にリン原子を1個はさむことによって、世界最小の[[トランジスタ]]の作成に成功した<ref>[http://www.asahi.com/science/update/0221/TKY201202210203.html 原子１個のトランジスタ　米豪のチーム成功、世界最小] 朝日新聞デジタル</ref>。

=== 規制 ===
リンは細胞の不可欠な構成要素であるため、[[環境]]中に過剰に存在すると、微生物の大量増殖を導いてしまう。[[赤潮]]などの[[公害]]が多発した[[1960年代]]以降、[[合成洗剤]]の[[ビルダー]]としての使用が禁止されるなどの対策が講じられ、その後も閉鎖性水域を中心に、[[環境基準]]の項目として定番となっている。

ガソリンエンジンの排気ガスを浄化する[[三元触媒]]はエンジンオイルに含まれるリンによって被毒する。そのためILSACなどのエンジンオイル規格においてリンの含有量規制が存在する。ただしリンは磨耗防止など様々な機能を担っている重要な要素であり、現状では潤滑性能を維持する観点から最低含有量も同時に設定されている。

== リンの化合物 ==
* [[酸化物]]
** 十酸化四リン (P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>) - 組成式 P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> より[[五酸化二リン]]とも呼ばれる。
** [[八酸化四リン]] (P<sub>4</sub>O<sub>8</sub>)
** [[六酸化四リン]] (P<sub>4</sub>O<sub>6</sub>)

* [[ハロゲン化物]]
** [[三フッ化リン]] (PF<sub>3</sub>)
** [[五フッ化リン]] (PF<sub>5</sub>)
** [[三塩化リン]] (PCl<sub>3</sub>)
** [[五塩化リン]] (PCl<sub>5</sub>)
** [[三臭化リン]] (PBr<sub>3</sub>)
** [[五臭化リン]] (PBr<sub>5</sub>)
** [[三ヨウ化リン]] (PI<sub>3</sub>)

* ハロゲン化ホスホリル
** [[フッ化ホスホリル]] (POF<sub>3</sub>)
** [[塩化ホスホリル]] (POCl<sub>3</sub>)
** [[臭化ホスホリル]] (POBr<sub>3</sub>)

* その他
** [[ホスフィン]] (PH<sub>3</sub>)
** [[リン化カルシウム]] (Ca<sub>3</sub>P<sub>2</sub>)
** [[リン酸]] (H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>) - 生体にとっても重要、核酸を構成する。
** [[リン酸ナトリウム]] (Na<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>)
** [[ヘキサフルオロリン酸]] (HPF<sub>6</sub>)

=== リンの[[オキソ酸]] ===
リンのオキソ酸は慣用名をもつ。次にそれらを挙げる。
{| class="wikitable"
|-
! オキソ酸の名称 !! 化学式<br />（酸化数） !! オキソ酸塩の名称 !! 備考
|-
| [[ホスフィン酸]]<br />(phosphinic acid) || '''HPH<sub>2</sub>O<sub>2</sub>'''<br />(+I) || ホスフィン酸塩<br />( - phosphinate) || 水素原子のうち2個がリンに直接結合しているため、リンの原子価は1価。
|-
| [[ホスホン酸]]<br />(phosphonic acid) || '''H<sub>2</sub>PHO<sub>3</sub>'''<br />(+III) || ホスホン酸塩<br />( - phosphorite) || 亜リン酸の互変異性体。水素原子のうち1個がリンに直接結合しているため、リンの原子価は5価。
|-
| [[亜リン酸]]<br />(phosphorous acid) || '''H<sub>3</sub>PO<sub>3</sub>'''<br />(+III) || 亜リン酸塩<br />( - phosphite) || 詳しくは[[亜リン酸]]、[[三酸化二リン]]を参照。
|-
| [[リン酸]]<br />(phosphoric acid) || '''H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>'''<br />(+V) || リン酸塩<br />( - phosphate) || 詳しくは[[リン酸]]、[[五酸化二リン]]を参照。
|-
| [[ペルオキソ一リン酸]]<br />(peroxomonophosphoric acid) || '''H<sub>3</sub>PO<sub>5</sub>'''<br />(+V) || ペルオキソ一リン酸塩<br />( - peroxomonophosphorate) || 水溶液としてのみ得られ、強い[[酸化力]]がある。
|}
''※オキソ酸塩名称の '-' にはカチオン種の名称が入る。''

== 同位体 ==
{{Main|リンの同位体}}

== 脚注 ==
{{Reflist|2}}

== 関連項目 ==
{{Commons|Phosphorus}}
* [[燐光]]
* [[有機リン化合物]]
* [[リン31NMR]]
* [[リン鉱石]]
* [[赤潮]]
* [[GFAJ-1]]

== 外部リンク ==
* [http://hfnet.nih.go.jp/contents/indiv_agreement.html?720 リン脂質結合大豆ペプチド - 「健康食品」の安全性・有効性情報]（[[国立健康・栄養研究所]]）

{{元素周期表}}
{{リンの化合物}}

{{DEFAULTSORT:りん}}
[[Category:リン|*]]

{{Link GA|de}}