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 角から一部を取り除いて酸化されていない物質を露出させた白リンのサンプル
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 四リン分子
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| 名前 | |
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| IUPAC名
白リン
四リン | |
| 体系的なIUPAC名
1,2,3,4-テトラホスファトリシクロ[1.1.0.0 2,4 ]ブタン | |
その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.107.967 |
| 1856 | |
パブケム CID
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| 国連番号 | 1381 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 4ページ | |
| モル質量 | 123.895 グラムモル−1 |
| 密度 | 1.82グラム/ cm3 |
| 融点 | 44.1 °C; 111.4 °F; 317.3 K |
| 沸点 | 280 °C; 536 °F; 553 K |
| 危険性[1] | |
| GHSラベル: | |
   
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| 危険 | |
| H250、H300+H330、H314、H400 | |
| P210、P222、P260、P264、P270、P271、P273、P280、P284、P301+P310+P330、P301+P330+P331、P303+P361+P353、P304+P340+P310、P305+P351+P338+P310、P335+P334、P363、P370+P378、P391、P403+P233、P405、P422、P501 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
閾値制限値（TLV）
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0.1 mg/ m3 |
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。
インフォボックス参照
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白リン、黄リン、または単に四リン（P 4）は、リンの同素体の一つである。半透明の蝋状の固体で、光に当たるとすぐに黄色に変わる（光化学的に赤リンに変換されるため）[2]ため、不純な白リンは黄リンと呼ばれる。白リンはリンの最初の同素体であり、実際、古代から知られていなかった最初の元素物質として発見された。 [3]暗闇で緑がかった色に輝き（酸素にさらされた場合）、空気に触れると非常に可燃性で自然発火性（自己発火性）である。有毒であり、摂取すると重度の肝臓障害を引き起こし、慢性的に摂取または吸入するとリン中毒を引き起こす。この形態の燃焼臭は特徴的なニンニク臭で、サンプルは通常、リン原子間および頂点に酸素が挿入されたP 4 O 10四面体で構成される白い「五酸化二リン」でコーティングされている。白リンは水にほとんど溶けないので、水中で保管できます。P4はベンゼン、油、二硫化炭素、二塩化二硫黄に溶けます。
構造
白リンは、6つのリン-リン単結合で結合した四面体構造の4つのリン原子の分子として存在する。四面体配置は、環の歪みと不安定性をもたらす。 [4] どちらも「白リン」と呼ばれているが、実際には2つの異なる結晶同素体が知られており、195.2 Kで可逆的に交換される。 [5] 元素の標準状態は体心立方α型であり、これは実際には標準条件下では準安定である。[4] β型は六方結晶構造を持つと考えられている。[5]
溶融および気体の白リンも四面体分子を保持し、800℃（1,500°F、1,100K）でPに分解し始めます。
2分子。[6 ] P
4気相中の分子はガス電子回折によって決定されたように、 PP結合長r g = 2.1994（3）Åである。[7]白リンのβ型は3つのわずかに異なるP
4分子には18種類のPP結合長があり、その範囲は2.1768(5)Åから2.1920(5)Åである。平均PP結合長は2.183(5)Åである。[6]
化学的性質
白リンはリンの最も安定した同素体ではありませんが、その分子的性質により容易に精製できます。したがって、生成エンタルピーはゼロと定義されます。
塩基中では、白リンは自然にホスフィンや様々なリンの酸素酸塩に不均化します。[8]
白リンの多くの反応は、酸素、硫黄、三臭化リン、NO +イオンとの反応など、PP 結合への挿入を伴います。
空気中で約 50 °C (122 °F) で自然発火しますが、細かく分割すると (融点降下のため) はるかに低い温度でも発火します。リンは酸素と反応し、通常は利用可能な酸素の量に応じて2 種類の酸化物を形成します。限られた酸素と反応した場合はP 4 O 6 (三酸化リン) となり、過剰な酸素と反応した場合はP 4 O 10となります。まれに、P 4 O 7、P 4 O 8、およびP 4 O 9も生成されますが、量はわずかです。この燃焼により、リン (V) 酸化物が生成されます。
- P 4 + 5 O 2 → P 4 O 10
生産と応用
白色の同素体は、いくつかの方法で生成できます。工業プロセスでは、リン鉱石を炭素とシリカの存在下で電気炉または燃料燃焼炉で加熱します。[9]その後、元素リンが蒸気として解放され、リン酸の下で収集できます。この炭素熱反応の理想的な式は、リン酸カルシウムについて示されています（リン鉱石には、四フッ化ケイ素も形成するフルオロアパタイトが大量に含まれていますが）。
- 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6 SiO 2 + 10 C → 6 CaSiO 3 + 10 CO + P 4
このようにして、1988年には推定75万トンが生産されました。[10]
白リンの大部分（1988年には83%）はリン酸の原料として使われ、その半分は純度が重要視される食品や医薬品に使われている。残りの半分は洗剤に使われている。[更新が必要]残りの17%の多くは主に塩素化化合物である三塩化リン、オキシ塩化リン、五塩化リンの製造に使われている。[11]
- P 4 + 10Cl 2 → 4PCl 5
白リンから得られる他の製品には、五硫化リンや様々な金属リン化物などがある。[10]
その他の多面体類似体
白リンは最も単純なプラトン立体である四面体を形成しますが、他の多面体リンクラスターは知られていません。[12] 白リンは熱力学的に安定した赤色同素体に変換されますが、その同素体は孤立した多面体ではありません。
特に、キュバン型クラスターは形成されにくい[ 12 ] 。最も近いのは、ホスファアルキンから生成される半リン化合物P 4 (CH) 4である。[13] 他のクラスターは熱力学的に有利であり、いくつかはより大きな多元素化合物の成分として部分的に形成されている。[12]
安全性
白リンは急性毒性が強く、致死量は50～100 mg（体重1kgあたり1 mg）である。その作用機序は還元性によるものと考えられている。白リンはリン酸に代謝されるが、これは無毒である。[10]
白リンは自然発火性があるため、兵器として使用される。同じ理由で、取り扱いも危険である。サンプルを空気から保護するための対策が講じられている。漂着したサンプルをその本質を知らずに収集する海岸探検家にとって問題となる事例報告がある。 [14] [15]
参照
参考文献
- ^ Sigma-Aldrich Co.、リン、白。
- ^ 「白リン」。アメリカ化学会。2024年8月10日閲覧。
- ^ Weeks, Mary Elvira (1932). 「元素の発見。II. 錬金術師に知られた元素」。化学教育ジャーナル。9 ( 1): 11。Bibcode : 1932JChEd...9...11W。doi :10.1021/ed009p11 。
- ^ ab Housecroft, CE; Sharpe, AG (2004).無機化学（第2版）. Prentice Hall. p. 392. ISBN 978-0-13-039913-7。
- ^ ab Durif, A.; Averbuch-Pouchot, MT (1996).リン酸化学の話題. シンガポール [ua]: World Scientific. p. 3. ISBN 978-981-02-2634-3。
- ^ ab サイモン、アーント;ボルマン、ホルスト。ホラク、ヨルク (1997)。 「白リンの多形性について」。ケミッシェ ベリヒテ。130 (9): 1235–1240。土井：10.1002/cber.19971300911。
- ^ Cossairt, Brandi M.; Cummins, Christopher C.; Head, Ashley R.; Lichtenberger, Dennis L.; Berger, Raphael JF; Hayes, Stuart A.; Mitzel, Norbert W.; Wu, Gang (2010-06-01). 「AsP3 および P4 の分子および電子構造について」. Journal of the American Chemical Society . 132 (24): 8459–8465. doi :10.1021/ja102580d. ISSN 0002-7863. PMID 20515032.
- ^ ロバート・エンゲル;コーエン、ハイメリー・イオラニ (2004)。炭素-リン結合の合成(第 2 版)。ボカラトン: CRC プレス。 §2.3。ISBN 0-8493-1617-0LCCN 2003060796 。
- ^ スレルフォール、RE、(1951)。リン製造の100年：1851-1951。オールドベリー：オルブライト・アンド・ウィルソン社
- ^ abc Diskowski, Herbert; Hofmann, Thomas (2000). 「リン」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi :10.1002/14356007.a19_505. ISBN 978-3-527-30385-4。
- ^ 化学パートIクラスXII （PDF）（再版）。インド：NCERT。2019年1月。p。177。ISBN 978-81-7450-648-1。
- ^ abc Corbridge, D. E. C. (1995)「リン：その化学 、生化学、技術の概要」第5版 Elsevier: アムステルダム。§ 4.1.12。ISBN 0-444-89307-5。
- ^ Streubel, Rainer (1995). 「ホスファアルキンシクロオリゴマー：二量体から六量体へ—リン–炭素ケージ化合物への第一歩」Angewandte Chemie International Edition in English . 34 (4): 436–438. doi :10.1002/anie.199504361.
- ^ 「ビーチコーミングの危険なガイド」。
- ^ 「ドイツの海岸で女性が第二次世界大戦時代の軍需品を宝石と間違える | DW | 2017年8月5日」。ドイチェ・ヴェレ。