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白リン、黄リン、または単に四リン（P 4）は、リンの同素体です。半透明のワックス状の固体で、光に当たるとすぐに黄色に変色します（光化学的に赤リンに変化するため）[ 2 ]。このため、不純物を含む白リンは黄リンと呼ばれます。白リンは、最初に発見されたリンの同素体であり、1669年にヘニング・ブラントによって初めて単離されました。[ 3 ]
酸素を含む雰囲気中では、光がない状態でかすかな緑色の光を発します。白リンは、空気と接触すると非常に可燃性が高く、自然発火性（標準温度と圧力で自然発火する性質）があります。毒性があり、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性顎骨炎を引き起こします。この形態の燃焼は特徴的なニンニク臭があり、サンプルは通常、リン原子間と頂点に酸素が挿入されたP 4 O 10四面体からなる白色の「五酸化二リン」で覆われています。白リンは水にわずかにしか溶けず、水中で保存できます。P 4はベンゼン、油、二硫化炭素、二塩化二硫黄に溶けます。
白リンは、四面体構造の4つのリン原子からなる分子として存在し、各リン原子は3つのリン-リン単結合を形成し、四面体あたり合計6つのPP結合を持つ。四面体配置により、環ひずみと不安定性が生じる。[ 4 ]白リンは、 195.2 K (-78.0 °C; -108.3 °F)以上で可逆的に相互変換する2つの結晶同素体のいずれかをとることができる。この元素の標準状態は体心立方α型であり、標準条件下では準安定である。[ 4 ] β型は六方晶構造を持つと考えられている。[ 5 ]
溶融状態および気体状態の白リンも、800 ℃（1,500 °F、1,100K ）まではこれらの四面体から構成されており、その後Pに分解し始める。 2分子。 [ 6 ] P気相中の4分子のPP結合長は、気体電子回折によって決定されたように、rg。 [ 7 ]白色リンのβ型は、わずかに異なる3つのPを含む4分子、つまり18種類の異なるPP結合長 （2.1768(5)～2.1920(5)Å）が存在する。平均PP結合長は2.183(5)Åである。 [ 6 ]
白リンはリンの同素体の中で最も安定なものではないものの（黒リンを参照）、固体リンの基準状態として用いられ、標準生成エンタルピーはゼロと定義されている。これは、基準となる熱力学的データを収集する目的で、白リンの方が取り扱いや精製がはるかに容易であるためである。
塩基性媒体中では、白色リンは自発的に不均化してホスフィンと様々なリンオキソ酸塩を生成する。[ 8 ]
白リンの多くの反応は、酸素、硫黄、三臭化リン、NO +イオンとの反応のように、PP 結合への挿入を伴う。
リンは空気中で約50 ℃（122 °F）で自然発火し、微粉末の場合は（融点降下のため）はるかに低い温度で発火します。リンは酸素と反応し、利用可能な酸素の量に応じて通常2種類の酸化物を生成します。酸素が限られている場合はP₄O₆（三酸化リン） 、過剰な酸素と反応した場合はP₄O₁₀が生成されます。まれにP₄O₇、P₄O₈、P₄O₉も生成されますが、その量はごくわずかです。この燃焼により、五酸化リンが生成されます。
白色同素体はいくつかの方法で製造できます。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炉で加熱します。[ 9 ]すると元素リンが蒸気として放出され、リン酸で回収できます。この炭素熱反応の理想化された式はリン酸カルシウムについて示されています（リン鉱石には相当量のフルオロアパタイトが含まれており、これも四フッ化ケイ素を形成します）。
このようにして、1988年には推定75万トンが生産された。[ 10 ]
白リンの大部分（1988年時点で83%）はリン酸の原料として使用され、その半分は純度が重要な食品や医薬品に、残りの半分は洗剤に使用されている。残りの17%の大部分は、主に塩素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用されます。[ 11 ]
白リンから得られるその他の製品には、五硫化リンや様々な金属リン化物などがある。[ 10 ]
白リンは、除草剤ラウンドアップの有効成分であるグリホサートや弾薬の製造にも使用されます。米国では、バイエルが元素リンの唯一の生産者です。[ 12 ]
白リンは最も単純なプラトン立体である正四面体を形成するが、他の多面体リンクラスターは知られていない。[ 13 ] 白リンは熱力学的に安定な赤色同素体に変化するが、その同素体は孤立した多面体から構成されていない。
特にキュバン型クラスターは形成されにくく、 [ 13 ]最も近いものはホスファアルキンから生成される半リン化合物P4 (CH) 4である。[ 14 ] 他のクラスターは熱力学的に有利であり、一部はより大きな多元素化合物の構成要素として部分的に形成されている。[ 13 ]
白リンは急性毒性があり、致死量は50～100mg（体重1kgあたり1mg）です。その作用機序は不明ですが、還元性に関係していると考えられており、次亜リン酸塩、亜リン酸塩、ホスフィンなどの還元中間化合物を形成する可能性があります。肝臓、腎臓、その他の臓器に損傷を与えた後、最終的に無毒のリン酸塩に代謝されます。慢性的な低レベル曝露は、歯の喪失やリン中毒性顎骨症を引き起こし、これはアミノビスホスホネートの形成によって引き起こされると考えられています。[ 10 ] [ 15 ] [ 16 ]
白リンは自然発火性があるため兵器として使用されます。同じ理由で、取り扱いは危険です。白リンは常温で酸素と反応し、少量でも自己発熱や最終的には燃焼につながる可能性があるため、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ます。漂着したサンプルをその正体を知らずに採取したビーチコーマーに問題が発生したという逸話的な報告があります。 [ 17 ] [ 18 ]