リン酸

リン酸

名前
IUPAC名 リン酸[1]
その他の名前 オルトリン酸 テトラ オキソリン酸(V) テトラオキシドリン酸(V)
識別子
CAS番号	14265-44-2 はい
3Dモデル（JSmol）	超原子価形:インタラクティブ画像 イオン形態:インタラクティブ画像
バイルシュタイン参考文献	3903772
チェビ	チェビ:18367 はい
ケムスパイダー	1032 はい
グメリン参照	1997
メッシュ	リン酸塩
パブケム CID	1061
ユニ	NK08V8K8HR はい
インチ InChI=1S/H3O4P/c1-5(2,3)4/h(H3,1,2,3,4)/p-3 はい キー: NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K はい
笑顔 超原子価形: [O-]P([O-])([O-])=O イオン型: [O-][P+]([O-])([O-])[O-]
プロパティ
化学式	PO3−4 3−4 4 ...
モル質量	94.9714 グラムモル−1
共役酸	リン酸一水素
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 はい 確認する （何ですか  ？） はいいいえ インフォボックス参照

化学において、リン酸は、リン酸から誘導される陰イオン、塩、官能基、またはエステルです。最も一般的には、オルトリン酸、オルトリン酸の誘導体、別名リン酸H ₃ PO ₄を意味します。

リン酸イオンまたはオルトリン酸イオン[PO
₄]³⁻
リン酸から3つの陽子 Hを除去することによって得られる。⁺
1つのプロトンを除去するとリン酸二水素イオン[H
₂PO
₄]⁻
2つのプロトンを除去すると、リン酸水素イオン[HPO
₄]²⁻
これらの名前は、リン酸二水素アンモニウムやリン酸三ナトリウムなど、それらの陰イオンの塩にも使用されます。

• 
  H
  ₃PO
  ₄
  リン
  酸
• 
  [H
  ₂PO
  ₄]⁻
  
  リン酸二
  水素
• 
  [HPO
  ₄]²⁻
  
  リン酸
  水素
• 
  [PO
  ₄]³⁻
  
  リン酸またはオルトリン酸

有機化学において、リン酸またはオルトリン酸は、 POの形のオルトリン酸のエステルである有機リン酸である。
₄RR′R″は、1つ以上の水素原子が有機基に置き換えられたものである。例としては、トリメチルリン酸、(CH
₃）
₃PO
₄この用語は、三価官能基OP(O-)も指す。
₃このようなエステルでは、リン酸は 1 つ以上の酸素原子の代わりに硫黄を含む場合があります (チオリン酸および有機チオリン酸)。

オルトリン酸は、生化学、生物地球化学、生態学における重要な役割と、農業や産業における経済的重要性のため、さまざまなリン酸の中でも特に重要です。 ^[2] リン酸基の付加と除去（リン酸化と脱リン酸化）は、細胞代謝における重要なステップです。

オルトリン酸は縮合してピロリン酸を形成することがあります。

リン酸イオンはモル質量が94.97 g/molで、中心のリン原子とそれを取り囲む4つの酸素原子が四面体状に並んでいる。これは、リン酸水素イオンH (PO
₄）²⁻
、これはリン酸二水素イオンHの共役塩基である。
₂（PO
₄）⁻
、これはオルトリン酸の共役塩基であり、H
₃PO
₄。

多くのリン酸塩は、標準温度および圧力で水に溶けます。リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ルビジウム、リン酸セシウム、リン酸アンモニウムはすべて水溶性です。他のほとんどのリン酸塩は、水にわずかに溶けるか、不溶性です。一般に、リン酸水素塩とリン酸二水素塩は、対応するリン酸塩よりもわずかに溶けやすいです。

水溶液中では、リン酸とその3つの派生陰イオンは、以下の解離・再結合平衡に従って共存する^[3]

値は 25  °C、イオン強度 0 のときのものです。

p Ka_値は、各種の濃度がその共役塩基の濃度と等しいpH値です。pH 1 以下では、リン酸は実質的に解離していません。pH 4.7 付近 (最初の 2 つの p Ka_値の中間) では、リン酸二水素イオン[H
₂PO
₄]⁻
_{は、実質的に存在する唯一の種です。pH 9.8（2番目と3番目のp} Ka値の中間）付近では、リン酸一水素イオン[HPO
₄]²⁻
は、存在する唯一の種です。pH 13以上では、酸はリン酸イオン（PO
₄）³⁻
。

これは、pH 値を 4.7 または 9.8 に設定することにより、一リン酸イオンと二リン酸イオンの塩を水溶液から選択的に結晶化できることを意味します。

事実上、H
₃PO
₄、H
₂（PO
₄）⁻
およびH(PO
₄）²⁻
連続する p K _{a が}4 以上異なる ため、別々の弱酸として動作します。

リン酸は、ピロリン酸（P
₂お
₇）⁴⁻
、および三リン酸、（P
₃お
₁₀）⁵⁻
さまざまなメタリン酸イオン（通常は長い線状ポリマー）の実験式は（PO
₃）⁻
多くの化合物に含まれています。

生物系では、リンは溶液中の遊離リン酸アニオン（無機リン酸）として存在するか、さまざまな有機リン酸として有機分子に結合した状態で存在します。

無機リン酸は一般にP _iと表記され、生理的（恒常的）pHでは主に[HPO
₄]²⁻
および[H
₂PO
₄]⁻
イオン。細胞質（pH = 7.0）のような中性pHでは、オルトリン酸とその3つの陰イオンの濃度は、 $${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {[{\ce {H2PO4-}}]}{[{\ce {H3PO4}}]}}&\approx 7.5\times 10^{4}\\[4pt]{\frac {[{\ce {HPO4^2-}}]}{[{\ce {H2PO4-}}]}}&\approx 0.62\\[4pt]{\frac {[{\ce {PO4^3-}}]}{[{\ce {HPO4^2-}}]}}&\approx 2.14\times 10^{-6}\end{aligned}}}$$

したがって、[H
₂PO
₄]⁻
そして[HPO
₄]²⁻
イオンは細胞質にかなり多く存在しています（62% [H
₂PO
₄]⁻
、38％[HPO
₄]²⁻
細胞外液（pH = 7.4）では、この割合は逆転します（61% [HPO
₄]²⁻
、39％[H
₂PO
₄]⁻
）。

無機リン酸はピロリン酸アニオン[P
₂お
₇]⁴⁻
加水分解によりオルトリン酸を与える：

[P
₂お
₇]⁴⁻
+ H ₂ O ⇌ 2 [HPO
₄]²⁻

有機リン酸は、一般的にヌクレオチド（AMP、ADP、ATPなど）のエステルの形で、またDNAやRNA中に存在します。ATPまたはADPのリン酸無水物結合の加水分解によって、遊離オルトリン酸アニオンが放出されます。これらのリン酸化および脱リン酸化反応は、多くの代謝プロセスのための即時のエネルギー貯蔵およびエネルギー源です。ATPとADPは、筋肉組織のホスファゲンと同様に、高エネルギーリン酸と呼ばれることがよくあります。同様の反応が、他のヌクレオシド二リン酸および三リン酸にも存在します。

生物系におけるリン酸塩の重要な存在は、骨と歯の構造材料としての存在です。これらの構造は、ヒドロキシアパタイトの形の結晶性リン酸カルシウムでできています。哺乳類の歯の硬くて緻密なエナメル質には、一部のヒドロキシル基がフッ化物イオンに置き換えられたヒドロキシリン酸カルシウムであるフルオロアパタイトが含まれている場合があります。

リン酸塩はリンの薬用塩である。多くの尿路感染症の治療に役立つリン酸塩の中には、尿をより酸性にするために使用されるものもある。尿路におけるカルシウム結石の形成を防ぐために、リン酸塩が使用されることもある。 ^[5]日常の食事で十分なリンを摂取できない患者の場合、通常は特定の障害や疾患のために、リン酸塩は栄養補助食品として使用される。^[5]注射用リン酸塩は、資格のある医療従事者のみが取り扱うことができる。^[5]

植物は、アーバスキュラー菌根経路と直接吸収経路という いくつかの経路を通じてリンを吸収します。

高リン血症、つまり血中リン酸塩濃度が高い状態は、一般人口の死亡率の上昇と関連しています。人、犬、猫における高リン血症の最も一般的な原因は腎不全です。高リン血症の場合、肉類や乳製品などのリンを多く含む食品や、ソフトドリンク、ファーストフード、加工食品、調味料、リン酸塩添加物を含むその他の製品など、リン酸塩を多く含む食品の摂取を制限することが推奨されます。^[6]

リン酸塩は血管石灰化を引き起こし、血中のリン酸塩濃度が高いことは心血管イベントの予測因子であることがわかった。^[7]

リン酸塩は、多くのリン酸塩鉱物に含まれるリン元素の自然発生的な形態です。鉱物学と地質学では、リン酸塩はリン酸イオンを含む岩石または鉱石を指します。無機リン酸塩は、農業や工業で使用するためにリンを得るために採掘されます。 ^[2]

リン酸塩の世界最大の生産国および輸出国はモロッコです。北米では、最大の鉱床はフロリダ州中央部のボーンバレー地域、アイダホ州南東部のソーダスプリングス地域、およびノー​​スカロライナ州の海岸にあります。小規模な鉱床はモンタナ州、テネシー州、ジョージア州、サウスカロライナ州にあります。小さな島国ナウルとその隣のバナバ島は、かつては最高品質のリン酸塩鉱床が大量に埋蔵されていましたが、過剰に採掘されています。リン鉱石は、大規模なリン酸塩採掘産業があるエジプト、イスラエル、パレスチナ、西サハラ、ナバッサ島、チュニジア、トーゴ、ヨルダンでも見つかります。

リン鉱石鉱山は主に以下の場所で見つかります。

• 北アメリカ：アメリカ合衆国、特にフロリダ州、ノースカロライナ州、アイダホ州、テネシー州にも少量の鉱床がある
• アフリカ:モロッコ、アルジェリア、エジプト、ニジェール、セネガル、トーゴ、チュニジア、モーリタニア
• 中東：サウジアラビア、ヨルダン、イスラエル、シリア、イラン、イラク、ヨルダン国境近くのアカシャト町。
• 中央アジア：カザフスタン
• オセアニア:オーストラリア、マカテア、ナウル、バナバ島

2007年、現在の消費量では、リンの供給は345年で枯渇すると推定されました。^[8]しかし、一部の科学者は「リンのピーク」は30年で来ると考えており、持続可能な未来研究所のダナ・コーデルは「現在のペースでは、埋蔵量は今後50年から100年で枯渇するだろう」と述べています。^[9]埋蔵量とは、現在の市場価格で回収可能と想定される量を指します。 2012年にUSGSは世界の埋蔵量を710億トンと推定し、2011年には世界で1億9000万トンが採掘されました。^[10] リンは平均的な岩石の質量の0.1%を構成します^[11]（参考までに、植物中のリンの典型的な濃度は0.03%から0.2%です）^{[12]。したがって、地球の3×10 19}トンの地殻には数千兆トンのリンがあることになります^[13]。ただし、その濃度は、在庫があり、抽出が安価である埋蔵量としてカウントされる鉱床よりも大幅に低いです。リン鉱石中のリン酸塩鉱物が主にハイドロキシアパタイトとフルオロアパタイトであると仮定すると、リン酸塩鉱物には重量の約18.5%のリンが含まれます。リン鉱石にこれらの鉱物が約20%含まれているとすると、平均的なリン鉱石には重量の約3.7%のリンが含まれます。

フロリダ州のマルベリー^[14]などのリン酸塩鉱床には、相当量の放射性ウラン同位体が含まれていることで知られています。 このことから生じるリン酸塩肥料の施用により、放射能が表層水^{[15]に放出される可能性があるため、懸念されています。}

2012年12月、コミンコ・リソーシズはコンゴ共和国ブラザヴィルのヒンダプロジェクトのJORC準拠の最新資源量が5億3100万トンであると発表し、これは世界最大の測定・推定リン鉱床となった。^[16]

2018年頃、ノルウェーは地球の他の部分の合計とほぼ等しいリン酸塩鉱床を発見しました。^{[17] [18]}

2022年7月、中国はリン酸塩輸出の割当を発表した。^[19]

リン酸塩の輸入量では、ブラジル（3.2百万トン）、インド（2.9百万トン）、米国（1.6百万トン）が最大である。^[20]

リン酸塩の主な生産国3カ国（中国、モロッコ、米国）は、世界の生産量の約70％を占めています。

生態学的には、生物系におけるその重要な役割のため、リン酸は非常に求められている資源である。一度使用されると、環境における制限栄養素となることが多く、その利用可能性が生物の成長率を左右する可能性がある。これは一般に淡水環境に当てはまるが、海洋（海水）環境では窒素が制限栄養素となることが多い。環境や、通常はリン酸が稀な微小環境に高濃度のリン酸を加えると、重大な生態学的影響を及ぼす可能性がある。たとえば、一部の生物の個体群が他の生物を犠牲にして急増したり、酸素などの資源を奪われた個体群が崩壊したりする（富栄養化を参照）可能性がある。汚染の文脈では、リン酸は水質の主要な指標である全溶解固形物（ TOS）の1つの成分であるが、すべてのリンが藻類が分解して消費できる分子形態であるわけではない。^[22]

カルシウムハイドロキシアパタイトと方解石の沈殿物は、沖積表土中の細菌の周囲に見られます。^[23]粘土鉱物はバイオミネラリゼーションを促進するため、細菌と粘土鉱物の存在によりカルシウムハイドロキシアパタイトと方解石の沈殿物が生成されます。^[23]

リン鉱床には、天然の重金属が大量に含まれます。リン鉱石を採掘すると、カドミウム、鉛、ニッケル、銅、クロム、ウランを高濃度に含む鉱滓が残ります。慎重に管理しないと、これらの廃棄物から重金属が地下水や近くの河口に浸出する可能性があります。植物や海洋生物がこれらの物質を吸収すると、食品に有毒な重金属が濃縮される可能性があります。^[24]

ウィキメディア・コモンズには、リン酸塩に関連するメディアがあります。

• 米国鉱物データブラウザは、リン酸塩および86種の他の鉱物の消費、生産、輸入、輸出、価格をカバーするデータグラフィックを提供します。
• リン酸：分析対象物モノグラフ – 臨床生化学および臨床検査医学協会