前のページ 1/3 次のページ

リン酸(りんさん、燐酸、)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、orthophosphoric acid)とも呼ばれる。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、)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ため、注意が必要である。リン酸化物に水を反応させることで生成する。

◆概要

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、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ATPを用い、特定のリン酸化酵素によって行われる。

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。

◆性質

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H₀=−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。オルトリン酸は環境に無害な無機物であり、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ル基による水素結合によるものである。

一般的には85%(d=1.685g/cm³)、モル濃度は14.6mol/dm³、規定度は43.8N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。

: $\backslash rm\; 2\; H\_3PO\_4\; \backslash quad\; \backslash overrightarrow\backslash longleftarrow\; \backslash quad\; H\_4P\_2O\_7\; +\; H\_2O$

◇水溶液中の電離平衡

3価の酸であるため、水と反応すると電離して3つの水素イオン(H⁺)を放出する。

:H₃PO_4(aq)   + H₂O_(l) $\backslash rightleftarrows$ H₃O⁺_(aq) + H₂PO₄^?_(aq)       K_a1= 7.5×10^-3

:H₂PO₄^?_(aq)+ H₂O_(l) $\backslash rightleftarrows$ H₃O⁺_(aq) + HPO₄^2?_(aq)       K_a2= 6.2×10^-8

:HPO₄^2?_(aq)+ H₂O_(l) $\backslash rightleftarrows$ H₃O⁺_(aq) +  PO₄^3?_(aq)        K_a3= 2.14×10^-13

1段階目の電離により発生するアニオンはH₂PO₄^?である。以下同様に2段階目の電離によりHPO₄^2?が、3段階目の電離によりPO₄^3?が発生する。25℃における平衡反応式と酸解離定数(K_a1, K_a2, and K_a3)の値は上に示す通りであり、pKaの値もそれぞれpK_a1=2.12、pK_a2=7.21、pK_a3=12.67(各25℃)となる。一段目はやや強く解離し0.1mol/dm³の水溶液では電離度は約0.27であり、三段目の解離はきわめて弱く、中和滴定曲線でも第三当量点は現れない。

pKaの値からも分かるように、オルトリン酸の共役塩基は幅広いpHに渡って存在することができる。この性質を利用し、リン酸塩としたものが緩衝溶液に用いられている。リン酸塩類は生物学の分野においても多々登場しており、特にDNAやRNA、アデノシン三リン酸などのリン酸化された糖がよく知られている。詳細については記事リン酸塩を参照のこと。

前のページ 1/3 次のページ

・リン酸 page1

・リン酸 page2

・リン酸 page3