【高校化学/無機化学】リンの性質について9分で解説!

このページのまとめ

  • リン(P)は周期表の15族に属する非金属元素で、単体には黄リンと赤リンがある。
  • 黄リンは非常に反応性が高く、自然発火する危険があるため水中で保存されることが多い。
  • 一方、赤リンは安定していて、マッチや花火に使われている。
  • リンを使った化合物には、食品や肥料に使われるリン酸(H₃PO₄)、乾燥剤に使われる十酸化四リン(P₄O₁₀)、毒性の強いリン化水素(PH₃)などがある。
  • また、リンは生体内でエネルギー代謝にも関わっており、重要な元素である。

~先生と生徒の会話~

生徒

リンってあまり聞かないけど、どんな元素なんですか?

先生

リン(P)は、周期表の15族に属する非金属元素で、自然界では単体としてはあまり見つからないけど、リン酸塩の形で鉱物や体内に存在しているんだ。リンは、私たちの体にもとても重要で、骨や歯を作る「リン酸カルシウム」の形で存在していたり、エネルギーを運ぶ「ATP(アデノシン三リン酸)」という分子にも含まれているんだよ。

生徒

そうなんですね。リンの単体ってどんな性質を持っているんですか?

先生

リンの単体には、主に黄リン赤リンがあるんだ。黄リン(P₄)は非常に反応性が高く、特に空気中で酸素と反応して自然発火することがあるから、取り扱いには注意が必要なんだ。黄リンは淡黄色で、常温ではロウのような質感を持っていて、水中で保存されることが多いよ。一方、赤リンは黄リンに比べて反応性が低く、安定しているから、日常生活でもよく使われているんだ。例えば、マッチの摩擦面に使われているのが赤リンだよ。

生徒

黄リンって自然発火するんですね!それに比べて赤リンは安全なんですね。

先生

その通りだよ。黄リンは特に反応性が高く、空気中に放置するとすぐに燃え始めることがあるんだ。だから、水中で保存されるんだ。一方、赤リンは安定しているから、マッチや花火の材料としてよく使われているんだよ。

生徒

じゃあ、リンの単体以外に、リンを使った化合物ってあるんですか?

先生

もちろん、リンを使った化合物はたくさんあるよ。代表的なものの一つに「リン酸(H₃PO₄)」があるんだ。リン酸は、弱い酸で、食品添加物や化学肥料の製造に使われるんだ。例えば、炭酸飲料に酸味を加えるためにリン酸が使われることがあるし、肥料としても植物にとって必要な栄養素を供給しているんだ。

生徒

リン酸って、飲み物にまで使われているんですか!知らなかったです。それ以外にも何かありますか?

先生

他には、「十酸化四リン(P₄O₁₀)」という化合物があるよ。これは、リンが酸化されたもので、水と強く反応してリン酸を作ることができるんだ。この十酸化四リンはとても吸湿性が高いから、乾燥剤として使われることがあるんだよ。特に、空気中の水分を吸い取って乾燥させるために利用されることが多いんだ。

生徒

乾燥剤に使われるんですね!他にもリンを使った化合物ってありますか?

先生

リン化水素(PH₃)」という化合物もあるよ。リン化水素は無色の気体で、非常に強い毒性があって、腐った魚のような臭いがするんだ。リン化水素は自然界ではあまり見られないけど、化学工業では特殊な用途に使われているんだ。また、火山ガスや天然ガスにも少量含まれていることがあるんだよ。

生徒

リン化水素って危険な化合物なんですね。でも、工業でも使われているんですね!

先生

そうだね。リン化水素は非常に毒性が強いから、取り扱いには特に注意が必要なんだ。でも、特定の化学反応や工業プロセスでは利用価値が高いんだよ。さらに、「五酸化二リン(P₂O₅)」も重要なリン化合物の一つで、工業的にはリン酸の製造や化学反応の触媒として使われるんだ。

生徒

リンって、単体も化合物もいろいろな用途があるんですね!

先生

その通りだよ。リンは、私たちの体の中でも重要な役割を果たしているし、農業や工業にも欠かせない存在なんだ。肥料や食品添加物としても使われているし、エネルギー代謝に必要なATPという分子にも含まれているから、生物にとってはなくてはならない元素なんだよ。


例題&解答

【例題1】
燃えやすく、空気中で自然発火する可能性があるリンの同素体は何か?

【解答】

黄リン(P₄)は非常に反応性が高く、空気中で自然発火することがある。

【例題2】
吸湿性が非常に高く、乾燥剤として使用されるリン化合物を答えなさい。

【解答】

十酸化四リン(P₄O₁₀)は吸湿性が高く、乾燥剤として使用される。

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この記事を書いた人

京都大学工学部工業化学科卒業。
過去に某有名学習塾にて化学科講師として勤務。対面授業,オンライン授業共にのべ2000人以上の生徒を指導し,多くを東大・京大・国公立医学部へ排出。