リン酸

I

プロローグ

五酸化二リンP₂O₅と水との反応で生じる酸。ふつうは、オルトリン酸H₃PO₄をさす場合が多いが、ピロリン酸H₄P₂O₇、メタリン酸HPO₃などをふくめて、リン酸と総称することもある。オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸はいずれも無色の結晶である。

II

製造法

実験室ではリンを原料として、次の手順でリン酸をつくることができる。最初に、リンを酸素中で燃焼させて、五酸化二リンとする。五酸化二リンは白色または無色の固体で、これを0°C以下の低温で水と反応させると、メタリン酸が生成する。このメタリン酸に水をくわえて加熱すると、オルトリン酸にかわる。さらに、オルトリン酸を200～300°Cで長時間加熱すると、ピロリン酸がえられる。

リン酸(オルトリン酸)は潮解性(→ 潮解)が強く、空気中の水分を吸収して溶解する。不揮発性で、中程度の酸である。リン酸はふつう、高濃度の水溶液のかたちで市販されている。

1

工業生産

リン酸を工業的に生産する方法には、湿式法と乾式法の2種類がある。湿式法は原料のリン鉱石を硫酸で処理する方法だが、鉱石中のリン酸カルシウムCa₃(PO₄)₂と硫酸とが反応すると、リン酸と硫酸カルシウムCaSO₄とが生じる。硫酸カルシウムは沈殿として濾過され、残りのリン酸水溶液は濃縮されて製品となる。

乾式法ではリン鉱石をケイ石、コークスとともに電気炉で加熱し、還元反応で発生したリンの蒸気を、燃焼室で酸化して五酸化二リンとしたあと、水にとかして高濃度のリン酸を製造する。乾式法は湿式法にくらべて高純度・高濃度のリン酸がえられる利点があるが、電力消費が多く、高温の排ガスの処理も必要となる。リン酸は各種のリン酸塩の原料として、工業的に利用されている。

III

生体内での働き

リン酸は生命の活動に深くかかわっている物質であり、すべての生物の細胞内に存在する核酸は、リン酸と五単糖とが交互に結合した、巨大な分子鎖によって形成されている。体内のグルコース(ブドウ糖)の分解でエネルギーをとりだす解糖の過程では、グルコースとリン酸との結合によるエステル形成を第1段階として、解糖反応が進行する。解糖の各段階で重要な働きをするATP(アデノシン三リン酸)、ADP(アデノシン二リン酸)の分子にも、リン酸がくみこまれている。また、脊椎動物の骨や歯は、リン酸カルシウムCa₃(PO₄)₂を主成分としている。植物にとってもリン酸は必要不可欠な栄養分で、窒素、カリウムとともに肥料の3要素をなしている。