リン酸さん塩しお

リン酸さん塩しお（リンさんえん、英えい: phosphate）は、1個いっこのリンと4個この酸素さんそから構成こうせいされる多た原子げんしイオンまたは基もとから形成けいせいされる物質ぶっしつである。リン酸さんイオンは−3価かの電荷でんかを持もち、PO₄³⁻と書かき表あらわされる。食品しょくひん添加てんか物ぶつとしても使用しようされる。

有機ゆうき化学かがくにおいては、リン酸さんのアルキル誘導体ゆうどうたいは有機ゆうきリン酸さん化合かごう物ぶつと呼称こしょうされる。

リン酸さん塩しおは通常つうじょう、元素げんそのリンを含ふくみ、種々しゅじゅのリン酸さん鉱物こうぶつ（リン鉱こう）として見出みいだされる。一方いっぽう、単体たんたいのリンやホスフィンなど低てい酸化さんか状態じょうたいのリン化合かごう物ぶつは自然しぜん界かいでは見みることができない（稀まれに隕石いんせき中ちゅうに、ホスフィン類るいが見出みいだされる）。

化学かがく

水溶液すいようえきを希釈きしゃくしてゆくと、リン酸さん塩しおは4つの解離かいり状態じょうたいを形成けいせいする。一般いっぱん的てきには、強つよ塩基えんき性せい条件じょうけんでは、リン酸さんイオンは PO₄³⁻ の状態じょうたいで存在そんざいする。弱じゃく塩基えんき性せい条件じょうけんではリン酸さん水素すいそイオン HPO₄²⁻ として、弱酸じゃくさん性せい条件じょうけんではリン酸さん二に水素すいそイオン H₂PO₄⁻、そして強酸きょうさん性せい条件じょうけんでは遊離ゆうりリン酸さん H₃PO₄ (aq) として存在そんざいする。

リン酸さん塩しおは重合じゅうごう化かしたイオンとしても存在そんざいしうる。P₂O₇⁴⁻ は二にリン酸さん (diphosphate) またはピロリン酸さん (pyrophosphate)、P₃O₁₀⁵⁻ は三さんリン酸さん (triphosphate) というように呼称こしょうされる。また種々しゅじゅのメタリン酸さんが多おおくの化合かごう物ぶつとして見出みいだされるが、実験じっけん式しきでは PO₃⁻ と表現ひょうげんされる。

生化学せいかがく

生体せいたい系けいにおいては、リン酸さん化合かごう物ぶつはリン酸さんイオンやDNAやRNAを初はじめとしたいろいろなリン酸さんエステル体からだとして見出みいだされる。一方いっぽう、置換ちかんホスフィンなど有機ゆうき化学かがくで利用りようされるようなリン化合かごう物ぶつは自然しぜん界かいでは見みることができない。

生化学せいかがくの領域りょういきではリン酸さんイオン溶液ようえきは無機むきリン酸さんと呼よばれ、ATPやDNAあるいはRNAとして結合けつごうしているものを指さす。そして無機むきリン酸さんは記号きごう Pi で表あらわされる。無機むきリン酸さんはATPがADP、あるいはADPがAMPになる際さいにイオンが形成けいせいされ放出ほうしゅつされる。他たのヌクレオシド三さんリン酸さんやヌクレオシド二にリン酸さんでも同様どうようである。

生体せいたいでは、リン酸さんイオンはピロリン酸さん塩しおと呼よばれる大おおきなイオンが加水かすい分解ぶんかいして形成けいせいされる。ピロリン酸さんは P₂O₇⁴⁻ の構造こうぞうを持もち、PPi という記号きごうで表あらわされる。

{\ce {{P2O7{}^{4-}}+H2O->2HPO4{}^{2-}}}

筋すじ組織そしきではADPやATPあるいは他たのヌクレオシド三さんリン酸さんやヌクレオシド二にリン酸さんのリン酸さん結合けつごうはエネルギーの貯蔵ちょぞう体たいで、一般いっぱんには高こうエネルギーリン酸さんとして知しられている。

環境かんきょう科学かがく・農業のうぎょう

生態せいたい学がくにおいて、リンの化合かごう物ぶつ (phosphate) は環境かんきょうにおける重要じゅうような制御せいぎょ因子いんしとみなされている。生物せいぶつのエネルギー代謝たいしゃに不可欠ふかけつなATPやDNAは、リン酸さんを分子ぶんしの一部いちぶに含ふくむヌクレオチドからできており、生物せいぶつの現存げんそん量りょう（バイオマス）は環境かんきょう中ちゅうから得えられるリン酸さんの量りょうから大おおきく制約せいやくを受うけている。生物せいぶつの細胞さいぼうの重要じゅうような構成こうせい元素げんそとしては他たに炭素たんそと窒素ちっそが重要じゅうようであるが、炭素たんそは光合成こうごうせいや化学かがく合成ごうせいによって、植物しょくぶつなどの炭酸たんさん同化どうか能力のうりょくのある生物せいぶつが大気たいき中ちゅうや水中すいちゅうの二酸化炭素にさんかたんそから、窒素ちっそは窒素ちっそ固定こてい能力のうりょくのある細菌さいきんが大気たいき中ちゅうの窒素ちっそからほぼ無尽蔵むじんぞうに生態せいたい系けいに存在そんざいするバイオマスに取とり込こむことができる。ところが、リンは土壌どじょう中ちゅうや水中すいちゅうに存在そんざいする量りょうが限かぎられているし、溶存ようぞんするリン酸さん塩しおとして生物せいぶつに利用りようしやすい形態けいたいで存在そんざいする量りょうはさらに限かぎられている。

海洋かいよう生態せいたい系けいにおいて、海面かいめんは豊ゆたかな太陽たいようエネルギーを受うけているが、表層ひょうそうの海水かいすいは通常つうじょうリン酸さん塩しおに乏とぼしく生物せいぶつ生産せいさん性せいに乏とぼしいことが多おおい。海水かいすい中ちゅうからバイオマスに取とり込こまれたリンは生物せいぶつの死しとともに海底かいていに沈しずむので、海水かいすい中ちゅうのリンは海底かいていに偏在へんざいする。炭酸たんさん同化どうかの行おこなわれる表層ひょうそう（有光ありみつ層そう）へリンが供給きょうきゅうされる道筋みちすじは、陸上りくじょうからの流入りゅうにゅうと、海底かいていからの湧ゆう昇のぼりなど少数しょうすうに限かぎられ、こうした供給きょうきゅう場所ばしょで顕著けんちょな生物せいぶつ生産せいさんが見みられる。土壌どじょう中ちゅうではリン酸さんの存在そんざい量りょうはそれほど多おおくないのに加くわえて、その多おおくが不溶性ふようせいの化合かごう物ぶつとなっていることが多おおい。植物しょくぶつは土壌どじょう中ちゅうのリン酸さん化合かごう物ぶつをめぐる競争きょうそうで菌きんや細菌さいきんといった微生物びせいぶつに対たいして劣勢れっせいであるのに加くわえ、不溶性ふようせいのリン酸さん化合かごう物ぶつを吸収きゅうしゅうする能力のうりょくもそれほど高たかくない。植物しょくぶつの根ねはしばしば菌きんと共生きょうせいし、複ふく合体がったいである菌きん根ねを形成けいせいしてリン酸さん塩しおの獲得かくとくを有利ゆうりにしている。リン酸さん塩しおなどの栄養えいよう塩類えんるいの獲得かくとくが極端きょくたんに困難こんなんな環境かんきょうに適応てきおうした植物しょくぶつとして、生いきた昆虫こんちゅうなどから獲得かくとくするような進化しんかを遂とげた食虫植物しょくちゅうしょくぶつが知しられている。

生態せいたい系けいは多おおくの場合ばあい、限かぎられたリン酸さん供給きょうきゅうによって成立せいりつしているため、自然しぜん界かいにみられないような量りょうのリン酸さんが供給きょうきゅうされると、しばしば生態せいたい系けいの崩壊ほうかいにつながる。たとえば水みず界かい生態せいたい系けいに多量たりょうのリン酸さんが供給きょうきゅうされると、特定とくていの植物しょくぶつプランクトンが大量たいりょう増殖ぞうしょくし、赤潮あかしおやアオコの発生はっせいをみる。このとき大量たいりょう増殖ぞうしょくした藻類そうるいが水中すいちゅうの有機物ゆうきぶつを増加ぞうかさせて有機物ゆうきぶつ汚濁おだくの原因げんいんとなったり、毒性どくせいのある藻類そうるいが増ふえることで、他たの生物せいぶつに悪影響あくえいきょうを与あたえることとなる。

リン酸さん塩しおはしばしば洗剤せんざいの水質すいしつ軟化なんか剤ざいとして配合はいごうされる。しかし、リン酸さんの水みず環境かんきょう放出ほうしゅつは生態せいたい系けいのバランスを壊こわす原因げんいんとなるため、リン酸さんを含ふくむ合成ごうせい洗剤せんざいの販売はんばいが規制きせいされる地域ちいきもある。アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくでは、1970年ねんにミシガン湖こに近接きんせつするシカゴ市しで洗剤せんざいのリン酸さん塩しお含有がんゆう量りょうの規制きせいが行おこなわれた^[1]ほか、日本にっぽんでは、1979年ねんに琵琶湖びわこを有ゆうする滋賀しが県けんが条例じょうれいで洗剤せんざいのリン酸さん塩しお含有がんゆう量りょうの規制きせいを行おこなった。

リン酸さん塩しおを体内たいないで過剰かじょうに摂取せっしゅするとカルシウムの吸収きゅうしゅうが阻害そがいされ骨粗こつそしょう症しょうにもなりかねない事例じれいがある。このようなことを受うけて一部いちぶのコンビニエンスストアチェーンでは、ハム･ソーセージを使つかった食品しょくひんからリン酸さん塩しおを排除はいじょする取とり組くみを行おこなっている^[2]。

農業のうぎょうにおいて、リン（リン酸さん塩しお）は植物しょくぶつの主要しゅよう栄養素えいようそであるため、肥料ひりょうの成分せいぶんの一ひとつとして重要じゅうようである。リン鉱石こうせきは地層ちそうのリン鉱床こうしょうから採掘さいくつされる。かつては単たんに粉砕ふんさいされたままで肥料ひりょうに利用りようされたが、今日きょうでは化学かがく肥料ひりょうの原料げんりょうとして利用りようされる。通常つうじょうは化学かがく処理しょりにより過かリン酸さん肥料ひりょう、重じゅう過かリン酸さん石灰せっかい、リン酸さんアンモニウム（燐りん安やす）の原料げんりょうとされる。この処理しょりにより、リン酸さんの成分せいぶん量りょうが高たかめられ、水溶すいよう性せいが向上こうじょうするので植物しょくぶつがすばやく利用りようできるようになる。

肥料ひりょうの分類ぶんるいは通常つうじょう3つの数字すうじで表あらわされる。最初さいしょは窒素ちっそ成分せいぶんの実効じっこう量りょうで次つぎがリン成分せいぶんの実効じっこう量りょう（P₂O₅ 量りょうとして換算かんさん）そして最後さいごがカリ成分せいぶんの実効じっこう量りょう（K₂O 量りょうとして換算かんさん）である。例たとえば、10-10-10 肥料ひりょうは上記じょうき3つの成分せいぶんを10パーセントずつ含ふくみ残のこりは増量ぞうりょう剤ざいであることを意味いみする。

産出さんしゅつ

鉱物こうぶつ学がくや地質ちしつ学がくのリン鉱こう (phosphate rock) はリン酸さんイオンを含ふくむ岩石がんせきである。

北きたアメリカには巨大きょだいなリン鉱こうが埋蔵まいぞうされており、中央ちゅうおうフロリダのボーンバレー地区ちく、オハイオ州しゅうのソーダスプリングス、そして北きたカリフォルニア州しゅうの海岸かいがんで採掘さいくつされている。比較的ひかくてき小ちいさな鉱床こうしょうがテネシー州しゅう、ジョージア州しゅうにも存在そんざいする。小ちいさな島国しまぐにであるナウルには良質りょうしつのリン鉱こうが大量たいりょうに存在そんざいするが、採掘さいくつしつくされている。またモロッコでも大だい規模きぼな工業こうぎょう的てき採掘さいくつが為なされている。

→詳細しょうさいは「リン鉱石こうせき」を参照さんしょう

過剰かじょうに追肥ついひされた農地のうちからのリン成分せいぶんの流出りゅうしゅつは、水みず環境かんきょうのリン汚染おせんを引ひき起おこす。それはリン酸さん塩しお合成ごうせい洗剤せんざいと同様どうように富とみ栄養えいよう化か（藻もの大量たいりょう発生はっせい）とその結果けっかの魚さかなや水生すいせい生物せいぶつの酸素さんそ欠乏症けつぼうしょうによる死しを引ひき起おこす。

過剰かじょう摂取せっしゅと全身ぜんしん老化ろうか

ハーバード大学だいがくの研究けんきゅうでインスタント麺めんなど多おおくの加工かこう食品しょくひんに含ふくまれている無機むきリン酸さん塩しおを現代げんだい人じんは過剰かじょう摂取せっしゅしており、その結果けっか骨ほね密度みつど低下ていかと皮膚ひふ筋肉きんにくの萎縮いしゅくなど全身ぜんしん老化ろうかが進行しんこうすることがわかっている、なおマウスの実験じっけんではリン酸さん値ちを正常せいじょうにすれば進行しんこうは止とまるという^[3]。なおリン酸さん塩しおの過剰かじょう摂取せっしゅは現行げんこう法規ほうき上じょうは表示ひょうじする必要ひつようのない形かたちで「リン酸さん」「リン酸さん塩しお」が非常ひじょうに多おおく使つかわれているので知しらずに過剰かじょう摂取せっしゅしている可能かのう性せいは高たかい^[4]。新潟にいがた県けん燕つばめ市しはリン酸さん塩しおの摂取せっしゅ量りょうをカップ麺めんをカップ焼やきそば同様どうよう一いち度どゆで汁じるを捨すてたり、袋ふくろのインスタント麺めんは、スープを別べつにしてゆで汁じるを捨すてるなどの行動こうどうで減へらすことを提唱ていしょうしている^[5]