『化学㉗』元素周期15番 リンP（Phousphorus）河東丈二

元素周期の話で最初からリンと来たことに納得いかない方々もいらっしゃると思われますが、理由として、私が化学の勉強を始めた令和3年9月からずっと勉強しているのは、有機化合物に多様な典型元素(1、2族および12～18族に属する元素)を組み込んだ〈新しい〉物質。それらのデザイン、合成法の開発、性質の理解、そして機能性材料としての可能性の追求まで、多岐にわたる研究に取り組んできました。 ゴム工場時代に注目した元素はSi（ケイ素）。有機化合物で中心となるＣ（炭素）の代わりに、Siどうしの結合をもつ化合物の性質を理解するための基礎勉強に取り組みました。そののちに今の会社を設立し、新しく勉強を始める際に、P（リン）に注目しました。Pの特性を生かして、優れた機能性有機材料にまでつながった研究は数えるほどありました。「Pの特性をみつめ直し、最大限に引き出すための適切な分子デザインができれば、スゴい材料ができるのではないか」と信じて、勉強に取り組むことに。いつかは、優れた性能をもつ蛍光色素や二光子吸収色素、さらには単一分子エレクトロニクスまで、じつにさまざまなユニークな機能性材料の開発したいです。 これらの勉強を進める過程で、標的分子の合成部分にはずいぶん苦労していますが、ゴム工場時代から続けたSiの勉強で培った経験がとても役立ったのです。SiとPは同じ周期にある「おとなりさん」なので、反応性が似ている。こういうところにも、周期表は大いに役立ています。

では、リンに関して説明します。

語源として、英語名のPhosphorusは、白リンが、吸収した光をリン光に変えて放ち、暗闇で光るので、ギリシャ語の『光をもたらすもの』Phosphorosにちなむ、Phosは光、Phorosは、もたらす意味があります。

リン(P, Phosphorus)の特徴と仕様

リン(Phosphorus)は、1669年にハンブルクで錬金術師ヘニッヒブラントがバケッツ40個分の尿を蒸発させ、残留物を真っ赤になるまで加熱したときに最初に製造されました。その後、リン蒸気が蒸留され、水に凝縮して集めました。 ブラントは、卑金属を金に変える賢者の石を発見したと考えて、発見を秘密にしました。 彼がお金を使い果たしたとき、彼はロバート・ボイルがそれに魅了されたロンドンを含むヨーロッパでそれを展示したダニエル・クラフトにリンを売りました。

骨がリン酸カルシウムであることに気づき、リンを作るのに使われるようになり、より広く利用できるようになりました。 1800年代のマッチメーカーからの需要により、本格的に市販されました。1990年代初めからは、オルブライトとウィルソンの精製湿リン酸事業は、中国のリン酸塩岩石販売とモロッコの長年のリン酸塩供給業者の精製湿リン酸事業への参入によって悪影響を受けていました。

リン(Phosphorus)の2つの主な形態は、白リンと赤リンです。 白リンは有毒なワックス状の固体であり、皮膚に接触すると重度の火傷を引き起こす可能性があります。白燐は火炎や焼夷装置に使われます。マッチ箱の側面に付着した物質の中に赤いリンが含まれており、マッチに火をつけるのに使われます。リン化合物の最大の用途は肥料です。 リン酸アンモニウムは、リン酸鉱石から作られています。鉱石は、リン酸アンモニウムにされる前にリン酸に変化されます。

リン酸塩鉱物を硫酸で処理することが主な化学プロセスである二つの主なプロセスはリン酸塩鉱物を硫酸で処理することです。 他の方法は白燐を利用しますが、白燐は非常にグレードが低いリン酸塩源から反応と蒸留によって生産されます。その後、白リンはリン酸に酸化され、その後塩基で中和されリン酸塩が生成されます。白リンから生成されるリン酸は比較的純粋で、洗剤の生産を含むあらゆる用途のリン酸塩の生産の主要プロセスです。

リンは鉄鋼の生産においても重要です。リン酸塩は一部の洗剤の成分ですが、一部の国では段階的に廃止され始めています。また、リン酸塩は特殊ガラスや陶磁器の製造にも使われます。

リンはすべての生物にとって不可欠です。 DNAとRNAの糖リン酸骨格を形成します。 ATP（アデノシン三リン酸）の一部として細胞内のエネルギー伝達に重要であり、他の多くの生物学的に重要な分子に見られます。 私たちの骨と歯は主にリン酸カルシウムであるため、私たちは1日に約1グラムのリン酸塩を摂取し、約750グラムを体内に貯蔵します。肥料や洗剤からのリン酸塩を使いすぎると、川や湖を汚染し、藻類を急速に成長させる可能性があります。 藻類は光を遮断し、それ以上の光合成を停止します。

リン(P, Phosphorus)の仕様

リンは自然界では見られていませんが、鉱物中の化合物から多く発見されます。 重要な源泉はリン酸塩岩で、これはアパタイト鉱物を含み、米国と他の地域で大量に発見されます。

白リンは、リン鉱石を炭素とシリカの存在下で炉内で加熱することにより工業的に製造されます。これにより、蒸気としてリンが生成され、水中で収集されます。赤リンは、空気のない状態で白リンを約250℃に穏やかに加熱することによって作られます。

リンの有機化合物は生命維持に必要ですが、一部は極めて身体に有害です。 フルオロリン酸エステルは知られている最も強力な神経毒素の一つです。有機リン化合物は殺虫剤（除草剤、殺虫剤、殺菌剤など）として毒性に利用され、敵に対する神経剤として兵器化されています。 また、ほとんどの無機リン酸塩は比較的無毒で必須栄養素です。

体重60Kgの人体には必須元素として600ｇリンが含まれている、骨はその90％を占め、リン酸カルシウムが動物骨の主成分である。

リンを含む最も重要な生体分子は核酸である。

核酸にはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）とリボ核酸（ＲＮＡ）があるが、遺伝物質はＤＮＡである。

リンの活用

• 化学肥料

• 化合物として農薬や殺虫剤

• DNAの構成成分

• マッチ材料

• 化合物としてコーンフレーク、ベーキングパウダー、飼料

• 樹脂被覆処理を行った被覆リン

• 耐摩耗性、極圧性を向上させるための添加剤

• 化合物半導体（高純度のリンに限る）

Periodic Table of Elements15　P　Phosphorus　　Joji Kawahigashi

I think that there are some people who are not convinced that I started with phosphorus in the story of the elemental cycle, but the reason is that I have been studying chemistry since September 2021. , a <new> substance that incorporates various main group elements (elements belonging to groups 1, 2, and 12-18) into organic compounds. We have been engaged in a wide range of research, from their design, development of synthesis methods, understanding of their properties, and pursuit of their potential as functional materials. The element that attracted attention during the rubber factory era was Si (silicon). I worked on basic studies to understand the properties of compounds that have Si-Si bonds instead of C (carbon), which is the core of organic compounds. After that, when I established my current company and started studying again, I focused on P (Lin). There have been countless studies that have led to excellent functional organic materials by making use of the properties of P. I decided to start studying, believing that if I could reexamine the properties of P and create an appropriate molecular design to maximize it, I might be able to create an amazing material. He wants to develop a wide variety of unique functional materials, such as fluorescent dyes, two-photon absorption dyes, and even single-molecule electronics with excellent performance. In the process of studying these subjects, I had a lot of trouble with the synthesis of the target molecule, but the experience I had gained from studying Si since my days at the rubber factory was very useful. Since Si and P are "neighbors" in the same period, their reactivity is similar. The periodic table is very useful here.

Now let's talk about Lynn.

As for the etymology, the English name Phosphorus is derived from the Greek word Phosphoros, "the one who brings light," because white phosphorus converts the light it absorbs into phosphorescence and emits light that glows in the dark. There is a tasami.

Features and Specifications of Phosphorus (P, Phosphorus)

Phosphorus (Phosphorus) was first produced in Hamburg in 1669 by the alchemist Hennig Brandt when he evaporated 40 buckets of urine and heated the residue until it was bright red. Phosphorus vapor was then distilled, condensed into water and collected. Brandt kept his discovery a secret, thinking he had discovered the Philosopher's Stone, which turns base metals into gold. When he ran out of money, he sold phosphorus to Daniel Kraft, who exhibited it in Europe, including London, where Robert Boyle was fascinated by it.

It was discovered that bone was calcium phosphate, and it was used to make phosphorus, making it more widely available. It was marketed in earnest due to demand from matchmakers in the 1800s. Beginning in the early 1990s, Albright and Wilson's refined wet phosphoric acid operations were adversely affected by Chinese phosphate rock sales and the entry of long-standing Moroccan phosphate suppliers into the refined wet phosphoric acid business. .

The two main forms of phosphorus (Phosphorus) are white phosphorus and red phosphorus. White phosphorus is a toxic waxy solid that can cause severe burns on contact with skin. White phosphorus is used in flames and incendiary devices. The substance that sticks to the sides of the matchbox contains red phosphorus and is used to light the matches. The largest use of phosphorus compounds is in fertilizers. Ammonium phosphate is made from phosphate ore. The ore is converted to phosphoric acid before being made into ammonium phosphate.

Sulfuric acid treatment of phosphate minerals is the main chemical process The two main processes are sulfuric acid treatment of phosphate minerals. Other methods utilize white phosphorus, which is produced by reaction and distillation from very low grade phosphate sources. White phosphorus is then oxidized to phosphoric acid, which is then neutralized with base to produce phosphate. Phosphoric acid produced from white phosphorus is relatively pure and is the primary process for the production of phosphate for all uses, including the production of detergents.

Phosphorus is also important in the production of steel. Phosphate is an ingredient in some detergents, but is beginning to be phased out in some countries. Phosphates are also used in the production of specialty glasses and ceramics.

Phosphorus is essential for all living things. Forms the sugar-phosphate backbone of DNA and RNA. It is important for intracellular energy transfer as part of ATP (adenosine triphosphate) and is found in many other biologically important molecules. Since our bones and teeth are primarily calcium phosphate, we consume about 1 gram of phosphate per day and store about 750 grams in our bodies. Excessive use of phosphates from fertilizers and detergents can pollute rivers and lakes and cause algae to grow rapidly. Algae block light and stop further photosynthesis.

Specifications of Phosphorus (P, Phosphorus)

Phosphorus is not found in nature, but is often found in compounds in minerals. An important source is phosphate rock, which contains apatite minerals and is found in large quantities in the United States and elsewhere.

White phosphorus is produced industrially by heating phosphate rock in the presence of carbon and silica in a furnace. This produces phosphorus as a vapor, which is collected in the water. Red phosphorus is made by gently heating white phosphorus to about 250°C in the absence of air.

Organic compounds of phosphorus are necessary for life support, but some are extremely harmful to the body. Fluorophosphate esters are among the most potent neurotoxins known. Organophosphorus compounds have been toxically utilized as pesticides (herbicides, insecticides, fungicides, etc.) and weaponized as nerve agents against enemies. Also, most inorganic phosphates are relatively non-toxic and essential nutrients.

A human body with a body weight of 60 kg contains 600 g of phosphorus as an essential element, bone accounts for 90% of it, and calcium phosphate is the main component of animal bone.

The most important phosphorous-containing biomolecules are nucleic acids.

Nucleic acids include deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA), while genetic material is DNA.

Utilization of phosphorus

chemical fertilizer

Pesticides and insecticides as chemical compounds

Components of DNA

match material

Corn flakes, baking powder, feed as compounds

Coated phosphorus with resin coating treatment

Additives to improve wear resistance and extreme pressure properties

Compound semiconductors (limited to high-purity phosphorus)