リン酸

物質名
IUPAC名 リン酸
別名 オルトリン酸
識別情報
CAS登録番号	7664-38-2
3D model (JSmol)	Interactive image
ECHA InfoCard	100.028.758
E番号	E338 (酸化防止剤およびpH調整剤)
国連/北米番号	1805 [1]
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID5024263、iiioooiooiioio
InChI InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4) Key: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
SMILES OP(=O)(O)O
性質
化学式	H3PO4
モル質量	98.00 g/mol
外観	液体
密度	1.892 (25℃) [1]
融点	42.35 °C (108.23 °F; 315.50 K) [1]
沸点	407 °C (765 °F; 680 K) [1]
水への溶解度	水：可溶 アルコール：可溶 [1]
危険性
GHS表示:
絵表示	[2]
重要な用語	Danger
危険性報告	H290, H314[2]
予防報告	P280, P305+P351+P338, P310[2]
NFPA 704（ファイア・ダイアモンド）	3 0 0
引火点	不燃性
致死量または濃度 (LD, LC)
半数致死量 LD50	1530 mg/kg (ラット, 経口)[4]
NIOSH（米国の健康曝露限度）:
PEL	TWA 1 mg/m3[3]
REL	TWA 1 mg/m3 ST 3 mg/m3[3]
IDLH	1000 mg/m3[3]
安全データシート (SDS)	ICSC 1008
関連する物質
その他の 陰イオン	ヒ酸
特記無き場合、データは標準状態 (25 °C [77 °F], 100 kPa) におけるものである。

リン酸（リンさん、燐酸、英: phosphoric acid）は、リンのオキソ酸の一種で、化学式 H₃PO₄ の無機酸である。オルトリン酸（おるとりんさん、英: orthophosphoric acid）とも呼ばれる。

広義では、オルトリン酸・二リン酸（ピロリン酸）H₄P₂O₇・メタリン酸HPO₃など、五酸化二リンP₂O₅が水和してできる酸を総称してリン酸ということがある^[5]。リン酸骨格をもつ他の類似化合物群（ピロリン酸など）はリン酸類（リンさんるい、英: phosphoric acids）と呼ばれている。リン酸類に属する化合物を「リン酸」と略することがある。リン酸化物に水を反応させることで生成する。生化学の領域では、リン酸イオン溶液は無機リン酸 (Pi) と呼ばれ、ATP や DNA あるいは RNA の官能基として結合しているものを指す。

純粋なリン酸は斜方晶系に属す不安定な結晶、またはシロップ状の無色の液体。融点42.35 ℃。水・アルコール・エーテルに可溶。

生化学において最も重要な無機オキソ酸といっても過言ではなく、DNAやATPを構成するため非常に重要。生化学反応では、低分子化合物の代謝においてリン酸が付加した化合物（リン酸エステルなど）が中間体として用いられることが多い。またタンパク質の機能調節（またそれによるシグナル伝達）においてもリン酸化は重要である。これらのリン酸化は多くの場合に ATP が用いられ、特定のリン酸化酵素（キナーゼ）によって行われる。

このほか、肥料・洗剤の製造、エチレン製造の触媒、清涼剤（コーラの酸味料など）、歯科用セメント、金属表面処理剤、ゴム乳液の凝結剤、医薬、微生物による廃水浄化など用途は幅広い。

純粋な無水リン酸は常圧で融点 42.35 ℃ の白色固体であり、融解後は無色透明な液体となる。液体無水リン酸は高い電気伝導性を示し、またかなり強い酸性媒体であり、ハメットの酸度関数では H ₀ = - 5 を示す。

オルトリン酸という別名があるが、この別名が用いられる場合はポリリン酸類と区別するという意味で用いられる。オルトリン酸は無機物であり、3 価のやや弱い酸である。極性の高い化合物であるため、水に溶けやすい。オルトリン酸を含むリン酸類のリン原子の酸化数は +5 であり、酸素の酸化数は -2 、水素の酸化数は +1 である。

75 – 85 % の純粋な水溶液は、無色透明で無臭、揮発性のない粘性液体である。この高い粘度はヒドロキシ基による水素結合によるものである。

一般的には 85% (d = 1.685 g/cm³）、モル濃度は 14.6 mol/dm³、規定度は 43.8 N の水溶液として用いられることが多い。高濃度では腐食性を持つが、希薄溶液にすると腐食性は下がる。高濃度の溶液では温度によりオルトリン酸とポリリン酸の間で平衡が存在するが、表記の簡略化のため市販の濃リン酸は成分の全てがオルトリン酸であると表記されている。

${\displaystyle {\ce {2H3PO4\rightrightarrows H4P2O7+H2O}}}$

酸解離に関する標準エンタルピー変化、ギブス自由エネルギー変化、エントロピー変化の値が報告されており^[6]、解離に伴いエントロピーの減少がおこるのは、電荷の増加に伴ってイオンの水和の程度が増加し、電縮が起こり水分子の水素結合による秩序化の度合いが増加するからである^[7]。

${\displaystyle \Delta H^{\circ }}$ オルトリン酸を加熱すると脱水反応が起こる。150 ℃ で無水物となり、200 ℃ で 2 つのオルトリン酸が反応し徐々にピロリン酸（二リン酸）H4P2O7 が生成する。さらに高次の縮合リン酸 Hn+2PnO3n+1 も生成し、300 ℃ 以上では 1 つのリン酸ユニットにつき 1 つの水分子が脱離してメタリン酸（ポリリン酸）(HPO3)n が生成する[8]。メタリン酸はオルトリン酸が脱水縮合した化合物とみなすことが可能である。 いずれも複数の PO4 四面体を酸素原子を架橋として連結した構造であり、ポリリン酸は一般的に PO4 四面体が環状に連結したシクロリン酸（しくろりんさん、cyclophosphoric acid）である。 このような加熱により生成するポリリン酸の混合物は、高温において金属などに対する作用も激しくなり、ガラスでさえ侵すようになり、強リン酸（きょうりんさん）と呼ばれることもある。 それ以上の脱水は非常に難しいが、脱水したら五酸化二リン（十酸化四リン）が生成する。五酸化二リンは水と激しく反応する固体であり、乾燥剤としても用いられる。 利用 ハロゲン化水素の調製 リン酸と無機ハロゲン化物を反応させると、対応するハロゲン化水素ガスが発生する。これは研究室レベルでハロゲン化水素を入手する簡単な方法である。 ${\displaystyle {\ce {NaCl(s) + H3PO4(l) -> NaH2PO4(s) + HCl(g)}}}$ リン酸の第一段階電離により、リン酸二水素イオン（りんさんにすいそいおん、dihydrogenphosphate(1-), H₂PO₄⁻）、第二段階解離によりリン酸水素イオン（りんさんすいそいおん、hydrogenphosphate(2-), HPO₄²⁻）、第三段階解離によりリン酸イオン（りんさんいおん、phosphate, PO₄³⁻）を生成し、それぞれリン酸二水素塩、リン酸水素塩、リン酸塩の結晶中に存在する。 リン酸イオンは正四面体型構造であり、P—O 結合距離はリン酸アルミニウム結晶中で152 pmである。 リン酸塩 →詳細は「リン酸塩」を参照 リン酸塩（りんさんえん、phosphate）には正塩、および水素塩/酸性塩（リン酸水素塩、hydrogenphosphate / リン酸二水素塩、dihydrogenphosphate）が存在し、リン酸ナトリウム Na3PO4 水溶液は塩基性（pH～12）、リン酸水素ナトリウム Na2HPO4 水溶液は弱塩基性（pH～9.5）、リン酸二水素ナトリウム NaH2PO4 水溶液は弱酸性（pH～4.5）を示す。 アルカリ金属塩、アンモニウム塩は水に可溶であるが、アルカリ土類金属塩をはじめとしてその他のものは極めて難溶性であることが多い。 リン酸塩鉱物 生物の作用によるもの、ペグマタイトなどに含まれるものなどがあり、希土類元素、ウラン、トリウムなどを含むものが多い。 カコクセナイト, Cacoxenite ${\displaystyle {\ce {(AlFe24O6(OH)12(PO4)17\cdot 75H2O)}}}$ ウィキメディア・コモンズには、リン酸に関連するカテゴリがあります。 ウィキメディア・コモンズには、縮合リン酸に関連するカテゴリがあります。 高エネルギーリン酸結合 リン酸塩 亜リン酸 リン酸基 外部リンク International Chemical Safety Card 1008 National Pollutant Inventory - Phosphoric acid fact sheet NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards Excel spreadsheet containing phosphoric acid titration curve, distribution diagram and buffer pH calculation General Hydroponics Liquid pH Down MSDS fact sheet 表 話 編 歴 官能基 アシル基 アセチル基 アセトキシ基 アクリロイル基 アルコール アルデヒド アール (化学) アルカン アルケン アルキン アルコキシ基 アミド アミン アゾ化合物 ベンゼン カルベン カルボニル基 カルボン酸 シアネート ジスルフィド ジオキシラン エステル エーテル エポキシド ハロゲン化アルキル ヒドラゾン ヒドロキシ基 イミド イミン イソシアネート イソチオシアネート イソニトリル ケトン メチル基 メチレン メチン基 ニトリル ニトレン ニトロ化合物 ニトロソ化合物 有機リン化合物 オキシム ペルオキシド リン酸 ピリジン セレノール スルホン スルホン酸 スルホキシド チオエステル スルフィド（チオエーテル） チオケトン チオール テルロール 尿素 表 話 編 歴 水素の化合物 二元化合物 CH4 SiH4 GeH4 SnH4 PbH4 HAt HBr HCl HF HI HN3 H2O H2O2 H2O3 H2S H2S2 H2Se H2Te NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3 多元化合物 H[AuCl4] HBF4 HCN H2CS3 H[CuCl2] H2[CuCl4] HNC H2[PtCl4] H2[PtCl6] HSCN H2SiF6 HSNC オキソ酸 H3AsO4 H5As3O10 HBiO3 HBO2 H3BO3 HBrO HBrO2 HBrO3 HBrO4 HClO HClO2 HClO3 HClO4 HClO5 H2CrO4 H2Cr2O7 H2CO3 H2CO4 HFO HIO HIO3 HIO4 H5IO6 HMnO4 H2MoO4 HNCO HNO2 HNO3 HNO4 H2N2O2 HOCN HCNO HPH2O2 H2PHO3 H3PO3 H3PO4 H3PO5 H4P2O7 H4P2O8 H5P3O10 HReO4 HRuO4 H2RuO4 H2SeO3 H2SeO4 H2SeO5 H2SiO3 H4SiO4 H2Si2O5 H2SO4 H2SO5 H2S2O3 H2S2O4 H2S2O6 H2S2O7 H2S2O8 HTcO4 H2TeO3 H6TeO6 HVO3 H3VO4 H4V2O7 H2WO4 H2XeO4 カテゴリ 表 話 編 歴 リンの化合物 二元化合物 PBr3 PBr5 PBr7 PCl3 PCl5 P2Cl4 P(CN)3 PF3 PF5 P2F4 PH3 P2H2 P2H4 P3H5 PI3 PI5 P2I4 PN P3N5 PO PO2 P2O3 P2O4 P2O5 P2S3 P2S5 P4S3 P2Se5 P4Se3 多元化合物 HPH2O2 H2PHO3 H3PO2 H3PO3 H3PO4 H3PO5 H4P2O6 H4P2O7 H4P2O8 H5P3O10 POBr3 POCl3 POF3 POF2Cl POFCl2 POI3 P2O3Cl4 PSBr3 PSCl3 PSF3 PSI3 C4H5P カテゴリ