リン酸塩
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
化学におけるリン酸塩（りんさんえん）は、1個のリンと4個の酸素から構成される多原子イオンまたは基から形成される物質である。リン酸イオンは−3価の電荷を持ち、PO43−と書き表される。食品添加物としても使用される。
有機化学においては、リン酸のアルキル誘導体は有機リン酸化合物と呼称される。
リン酸塩は通常、元素のリンを含み、種々のリン酸鉱物（リン鉱）として見出される。一方、単体のリンやホスフィンなど低酸化状態のリン化合物は自然界では見ることができない（稀に隕石中に、ホスフィン類が見出される）。
目次 |
[編集] 化学
水溶液を希釈してゆくと、リン酸塩は4つの解離状態を形成する。一般的には、強塩基性条件では、リン酸イオンは PO43− の状態で存在する。弱塩基性条件ではリン酸水素イオン HPO42− として、弱酸性条件ではリン酸二水素イオン H2PO42−、そして強酸性条件では遊離リン酸 H3PO4 (aq) として存在する。
リン酸塩は重合化したイオンとしても存在しうる。P2O74− は二リン酸 (diphosphate) またはピロリン酸 (pyrophosphate)、P3O105− は三リン酸 (triphosphate) というように呼称される。また種々のメタリン酸が多くの化合物として見出されるが、実験式では PO3− と表現される。
[編集] 生化学
生体系においては、リン酸化合物はリン酸イオンやDNAやRNAを初めとしたいろいろなリン酸エステル体として見出される。一方、置換ホスフィンなど有機化学で利用されるようなリン化合物は自然界では見ることができない。
生化学の領域ではリン酸イオン溶液は無機リン酸と呼ばれ、ATPやDNAあるいはRNAとして結合しているものを指す。そして無機リン酸は記号 Pi で表される。無機リン酸はATPがADP、あるいはADPがAMPになる際にイオンが形成され放出される。他のヌクレオシド三リン酸やヌクレオシド二リン酸でも同様である。
生体では、リン酸イオンはピロリン酸塩と呼ばれる大きなイオンが加水分解して形成される。ピロリン酸は P2O74− の構造を持ち、PPi という記号で表される。
- P2O74− + H2O → 2 HPO42−
筋組織ではADPやATPあるいは他のヌクレオシド三リン酸やヌクレオシド二リン酸のリン酸結合はエネルギーの貯蔵体で、一般には高エネルギーリン酸として知られている。
[編集] 環境化学・農業
生態学用語ではリン成分 (phosphate) は環境における制御因子であり、多くの生体の増加率がリン成分によって制御される。自然界に見られないようなレベルのリン成分の存在は生体系の崩壊を引きおこす。多量のリン成分はある生物の大量発生を引き起すが、大量発生した個体が消費することで他の栄養素や必須元素が枯渇し、大量発生に続いた大量死が発生する。
リン酸塩はしばしば洗剤の水質軟化剤として配合される。しかし、リン酸の水環境放出は大量発生や大量死と関係があるため、リン酸を含む合成洗剤の販売が規制される地域もある。
農業において、リン（リン酸塩）は植物の主要栄養素である。そして肥料の成分の一つである。リン鉱は地層のリン鉱床から採掘される。かつては単に粉砕されたままで肥料に利用されたが、今日では化学肥料の原料として利用される。通常は化学処理により過リン酸肥料、重過リン酸石灰、リン酸アンモニウム（燐安）の原料とされる。この処理により、リン酸の成分量が高められ、水溶性が向上するので植物がすばやく利用できるようになる。
肥料の分類は通常3つの数字で表される。最初は窒素成分の実効量で次がリン成分の実効量（P2O5 量として換算）そして最後がカリ成分の実効量（K2O 量として換算）である。例えば、10-10-10 肥料は上記3つの成分を10パーセントづつ含み残りは増量剤であることを意味する。
[編集] 産出
鉱物学や地質学のリン鉱 (phosphate rock) はリン酸イオンを含む鉱物である。
北アメリカには巨大なリン鉱が埋蔵されており、中央フロリダのボーンバレー地区、オハイオ州のソーダスプリングス、そして北カルフォルニアの海岸で採掘されている。比較的小さな鉱床がテネシー州、ジョージア州にも存在する。小さな島国であるナウルには良質のリン鉱が大量に存在するが、採掘しつくされている。またモロッコでも大規模な工業的採掘が為されている。
過剰に追肥された農地からのリン成分の流出は、水環境のリン汚染を引き起こす。それはリン酸塩合成洗剤と同様に富栄養化（藻の大量発生）とその結果の魚や水生生物の酸素欠乏症による死を引き起こす。
