リン酸とリン酸塩

リン酸の中で最も単純でよく見られるのはオルトリン酸（H₃PO₄ ）です。実際、リン酸_という用語はしばしばこの化合物_を具体的に指します（そしてこれは現在のIUPAC命名法でもあります）。

2つ以上のオルトリン酸分子は、脱水反応によって縮合し、より大きな分子を形成する。数個の単位が縮合するとオリゴリン酸が生成され、より大きな分子はポリリン酸と呼ばれる。（ただし、この2つの用語の区別は明確に定義されていない。）

例えば、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸は、以下の反応によって得られる。 $${\displaystyle {\begin{aligned}{\ce {2 H3PO4}}&\longrightarrow {\ce {H4P2O7 + H2O}}\\[2pt]{\ce {H4P2O7 + H3PO4}}&\longrightarrow {\ce {H5P3O10 + H2O}}\\[2pt]{\ce {H5P3O10 + H3PO4}}&\longrightarrow {\ce {H6P4O13 + H2O}}\end{aligned}}}$$

ポリリン酸分子の「骨格」は、P原子とO原子が交互に連なった鎖です。縮合するオルトリン酸単位が1つ増えるごとに、H（水素）原子が1つ、P（リン）原子が1つ、O（酸素）原子が3つ増えます。ポリリン酸の一般式はH _{n +2} P _n O _{3 n +1}またはHO [ −P(O)(OH)−O−] _n Hです。

ポリリン酸は有機合成において環化およびアシル化に用いられる。代替品としてイートン試薬がある。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

メタリン酸（HPO₃ ）は、無色透明でガラス_質の潮解性固体で、密度は2.2～2.5g/cc、加熱すると昇華する。エタノールに溶解する。^{[ 4 ]}

_{リン酸単位は環状構造（環状構造）を形成する}ために結合することができる。最も単純な化合物は、トリメタリン酸またはシクロトリリン酸であり、化学式はH₃P₃O₉である。その_構造は図に示されている。末端が縮合しているため、その化学式はトリポリリン酸よりもH₂O （水）が₁つ少ない。

リン酸の一般式はH _{n −2 x +2} P _n O _{3 n − x +1}であり、nはリン原子の数、xは分子構造における基本環の数、つまりすべての環を消滅させるために切断しなければならない最小の結合数です。

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  _{オルトリン}酸H₃PO₄_​​
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  _ピロリン酸H₄P₂O₇​_​​_​
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  トリポリリン酸H ₅ P ₃ O ₁₀
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  テトラポリリン酸H ₆ P ₄ O ₁₃
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  _{トリメタリン}酸H₃P₃O₉​_​​_​
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  リン酸無水物P ₄ O ₁₀

内部縮合の極限ケースでは、すべての酸素原子が共有され、水素原子は存在しない（x = ⁠ n +2 / 2 ⁠）場合、無水物P _{2 n} O _{5 n}、五酸化リンP ₄ O ₁₀となる。

オルトリン酸H ₃ PO ₄の陰イオンは、オルトリン酸（一般に単に「リン酸」と呼ばれる）PO 3− 4、一水素リン酸HPO 2− 4、および二水素リン酸H ₂ PO − 4です。

ピロリン酸H ₄ P ₂ O ₇の解離により、[ H _{4− k} P ₂ O ₇ ] ^{k −}の 4 つの陰イオンが生成されます。ここで、電荷k は1 から 4 までの範囲です。最後の陰イオンはピロリン酸[ P ₂ O ₇ ] ⁴⁻です。ピロリン酸はほとんどが水溶性です。

同様に、トリポリリン酸H ₅ P ₃ O _{10 は、}トリポリリン酸[ P ₃ O ₁₀ ] ⁵⁻を含む少なくとも 5 つの陰イオン[ H ₅₋ k P ₃ O ₁₀ ] ^{k −}を生成します。ここで、k は1 から 5 の範囲です。テトラポリリン酸H ₆ P ₄ O _{13 は、テトラポリリン酸}[ P ₄ O ₁₃ ] ⁶⁻を含む少なくとも 6 つの陰イオンを生成します。以下同様です。リン酸単位が 1 つ増えるごとに、P 原子が 1 つ、O 原子が 3 つ、水素原子が 1 つまたは負電荷が 1 つ増えることに注意してください。

_{分岐ポリリン酸は、}同様に分岐したポリリン酸アニオンを生成する。その最も単純な例は、トリホスホノリン酸[ OP(OPO3 ) ₃ ] ⁹⁻とその部分的に解離したバージョンである。

このような（非環状）ポリリン酸アニオン（直線状または分岐状）の一般式は、[ H _{n +2− k} P _n O _{3 n +1} ] ^{k −}であり、電荷kは 1 からn + 2まで変化する。一般に、水溶液中では、解離の程度または割合は溶液のpHに依存する。

環状ポリリン酸の塩またはエステルは、しばしば「メタリン酸塩」と呼ばれます。一般的にトリメタリン酸塩と呼ばれるものは、実際には様々なサイズの環の混合物です。このような環状化合物の一般式は[ HPO ₃ ] _xで、xは分子中のリン酸単位の数です。

メタリン酸が水素をH+として失うと、メタリン^酸と呼ばれる環状アニオンが形成される。このようなアニオン_を持つ化合物の例として、キレート剤や食品添加物として使用されるヘキサメタリン酸ナトリウム_（ Na6P6O18 ）_が挙げられる。

トリポリリン酸ナトリウムなどのオルト、ピロ、トリポリリン酸化合物は、洗剤（ 洗浄剤）の配合によく使用されています。ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸などは、特に生化学でリン酸エステルの一部である場合、ジリン酸、トリリン酸、テトラリン酸などと呼ばれることがあります。これらは、飲料水供給業者によってスケールや腐食の制御にも使用されています。^{[ 6 ]}腐食抑制剤として、ポリリン酸塩はパイプの内面に保護膜を形成することによって作用します。^{[ 7 ]}