phosphorus

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リンの同素体}} 黄リン \ce{P4}}赤リン \ce{P_x}} \\ \hline \dilutecolor{yellow}{.5}{dyellow}\setlength{\fboxsep}{0pt}\colorbox{dyellow}{\textbf{淡黄色}}・ろう状固体{BrickRed}{赤褐色}・粉末(マッチの横) \\ \hline \textcolor{red}{猛毒} 無毒 \\ \hline 自然発火\ →\ \textcolor{red}{水中保存} 然発火しない \\ \hline \textcolor[named]{ForestGreen}{\ce{CS2}}\,に\textcolor{magenta}{溶ける}{CS2}}\,に\textcolor{magenta}{溶けない} \\ \hline \textcolor{cyan}{正四面体}構造 網目状高分子 \\\hline 黄リン}の製法} \\[.5zh]   リン鉱石(主成分\ce{Ca3(PO4)2})にケイ砂\ce{SiO2}とコークス\ce{C}を混ぜて電気炉内で加熱する. \\[.2zh] \centerline{\textbf{\ce{2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C 6CaSiO3 + 10CO} + \textcolor{red}{\ce{P4}}}} \\[.5zh]   黄リンを窒素中で約250℃で数時間熱すると赤リンが得られる. \ce{CS2}\,は,\ \ce{CO2}\,と同じく直線型の分子である(\ce{S}も\ce{O}も16族).\ よって,\ \bm{無極性の溶媒}である. \\[.2zh] それゆえ,\ \bm{無極性分子}である黄リンは\ce{CS2}\,に溶ける.\ 赤リンは高分子なので不溶である. \\[1zh] 黄リンの製法は,\ 次の3つの反応式が合体したものと考えると理解しやすい. \\[.2zh]  \maru1\ \ \ce{2Ca3(PO4)2 P4O10 + 6CaO} (高温で,\ 酸性酸化物+塩基性酸化物\,→\,塩の逆反応) \\[.2zh]  \maru2\ \ \ce{SiO2 + CaO -CaSiO3} (酸性酸化物+塩基性酸化物\,→\,塩) \\[.2zh]  \maru3\ \ \ce{P4O10 + 10C 10CO + P4} (\ce{C}による\ce{P4O10}\,の還元) 十酸化四リン \ce{P_4O_{10}}}}\ \ (\ce{P}の酸化数\ $+\,5$) \\[.5zh]   \textbf{製法} \textbf{\textcolor{cyan}{リン}}を空気中で\textbf{\textcolor{orange}{燃焼}}させる.  \textbf{\ce{4P + 5O2 -}\textcolor{red}{\ce{P4O_{10}}}} (\textcolor[named]{ForestGreen}{酸化}) \\[.2zh]   \textbf{性質} \textbf{\textcolor{cyan}{吸湿性・脱水性の強い白色結晶}}で,\ 強力な\textbf{\textcolor{red}{酸性の乾燥剤}}となる. \\\\\\  \textcolor{blue}{\textbf{リン酸 \ce{H_3PO_4}}}\ \ (\ce{P}の酸化数\ $+\,5$) \\[.5zh]   \textbf{製法} \textbf{\textcolor{cyan}{十酸化四リン}}を\textbf{\textcolor{magenta}{水}}に溶かして\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}する. \\[.2zh]       $\bm{\ce{P4O_{10} + 6H2O加熱}] 4}\textcolor{red}{\ce{H3PO4}}}$ (\textcolor[named]{ForestGreen}{酸性酸化物+水\}オキソ酸}) \\[.2zh]   \textbf{性質} \maru1\ \ \textbf{\textcolor{red}{潮解性}}をもつ\textbf{無色結晶.}   \maru2\ 水に溶けて\textbf{\textcolor{magenta}{やや強い酸性}}を示す(弱酸). 過リン酸石灰}} \\[.5zh]   \textbf{製法} \textbf{\textcolor{cyan}{リン酸カルシウム}}に\硫酸}}を加える. \\[.2zh]        $\bm{\ce{Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 } \textcolor{red}{\ce{Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4}}}$ (\textcolor[named]{ForestGreen}{弱酸の遊離}) \\[1zh]   \textbf{性質} \textcolor{red}{リン酸二水素カルシウムと硫酸カルシウムの混合物}を\textbf{\textcolor{blue}{過リン酸石灰}}という. \\[.2zh]      \textbf{\textcolor{red}{リン肥料}}に用いられる. 強酸\ce{H2SO4}\,から弱酸\ce{PO4^3-}\,に\ce{H+}\,が受け渡される. \\[.2zh] しかし,\ リン酸\ce{H3PO4}\,もそこそこ強い酸であるため,\ \ce{H+}\,とはそこそこ相性が悪い. \\[.2zh] そこで,\ \ce{PO4^3- + 3H+ H3PO4}\,までは進行せず,\ \ce{PO4^3- + 2H+ H2PO4-}\ まで進行する. \\[.2zh] これに\ce{Ca^2+}\,と\ce{SO4^2-}\,を加えると,\ 過リン酸石灰の化学反応式が得られる. \\[1zh] リンは,\ \bm{肥料の三要素}である\bm{窒素\ce{N}・リン\ce{P}・カリウム\ce{K}}\ の1つである. \\[.2zh] 植物は,\ 水に溶けた\ce{H2PO4-}\,や\ce{PO4^3-}\,の形でリンを根から吸収する. \\[.2zh] しかし,\ \ce{Ca3(PO4)2}は,\ \ce{Ca^2+}\,と\ce{PO4^3-}\,の間に働くクーロン力が大きいため,\ 水に不溶である. \\[.2zh] そこで,\ 強酸\ce{H2SO4}\,を加えて,\ \ce{PO4^3-}\ →\ \ce{HPO4^2-}\ →\ \ce{H2PO4^-}\ のように陰イオンの電荷を小さくする. \\[.2zh] すると,\ クーロン力が弱くなり,\ 水に可溶になるのである. \\[1zh] 過リン酸石灰に含まれる\ce{CaSO4}\,は,\ 肥料効果がなく無駄である. \\[.2zh] \ce{H2SO4}\,の代わりに\ce{H3PO4}\,を反応させると,\ \ce{Ca(H2PO4)2}\ のみが得られて効果的である. \\[.2zh]  \ce{Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca(H2PO4)2} (\bm{重過リン酸石灰}) %\ce{Ca3(PO4)2}はイオン結合が強く,\ 水に不溶で骨や歯に含まれる. \\ %窒素肥料 硝安\ce{NH4NO3} 硫安 \ce{(NH4)2SO4} 尿素 \ce{CO(NH2)2} \\ %カリ肥料 塩化カリウム\ce{KCl} 硫酸カリウム\ce{K2SO4}