構造
環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてリンが118元素の中でどこに位置するかを示しています。
出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。
縮尺どおりの大きさ
Radius 107 pm — that is 0.107 nm, so about 4673 million of them side by side would span a millimetre.
熱範囲
リン is liquid over a 236 K window, from 317 K to 554 K.
物語
DNA、RNA、ATPに不可欠です。暗闇で光ります（白リン）。
リンは、名前が知られている個人によって初めて単離された元素です。その人物は、1669年のドイツ人錬金術師 Hennig Brand でした。この発見の物語には、尿、卑金属から金を作ろうとした失敗、そして最終的に生命そのものに対する理解を一変させる偶然の突破口が関わっています。
17世紀のヨーロッパでは、錬金術は初期化学へと移行しつつありましたが、卑金属を金へ変えるという夢は多くの研究者を駆り立て続けていました。ハンブルクの商人で素人錬金術師でもあった Hennig Brand（1630年頃-1692年）は、尿が金色をしていることから、人間の尿から金を抽出できると考えていました。
Brand は、商人になった元兵士で、すでに最初の妻の財産を錬金術の実験に使い果たしていました。妻が亡くなると、裕福な未亡人と結婚し、その資金で研究を続けました。1669年までに、Brand は数年間にわたり、以前の錬金術師たちの処方に従って尿の蒸留実験を行っていました。
運命を分けた実験（1669年）： Brand は人間の尿をおよそ50バケツ分集め、数日間腐敗させました。その後、それを濃いシロップ状になるまで煮詰め、残留物をレトルトで加熱し、高温で混合物を蒸留しました。
1669年のある夜、Brand の実験はまったく予想外のものを生み出しました。それは、暗闇で光り、空気中で自然に発火する、ろう状の白い物質でした。
Brand の記録：「受器の中で何かが光っているのを観察し、それを取り出してみると、それは自ら光を放つ白いろう状の物質で、水中で保存できることが分かりました。」
過程： Brand は意図せず、尿中の骨リン酸塩を還元することで、元素状リンを初めて単離していました。
2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C → P₄ + 6CaSiO₃ + 10CO
腐敗した尿中の有機物が、リン酸塩化合物を還元するのに必要な炭素を供給し、白リンの蒸気が生成して装置内で凝縮しました。
Brand の発見は、ヨーロッパの科学界に大きなセンセーションを巻き起こしました。その光る物質は自然法則に反するように見え、科学的な関心と超自然的な憶測の両方を引き起こしました。
Johann Kunckel（1676年）： ドイツの化学者で、Brand の発見を確認し、製造方法を改良しました
Robert Boyle（1680年）： イギリスの科学者で、独自にリンを再発見し、Royal Society に紹介しました
Gottfried Leibniz（1677年）： 著名な哲学者で、リンを「驚異的な物質」として記述しました
秘密の処方： Brand は当初、発見から利益を得ようと考え、その方法を秘密にしていました。彼は少量のリンを莫大な金額で販売し、その価格は現在の金額に換算すると1グラム当たり数千ドルに相当しました。
Brand が秘密を守ろうとしたにもかかわらず、リンの製造に関する知識は徐々にヨーロッパの科学者たちの間へ広がっていきました。
Brand の過程を改良したドイツのガラス職人兼化学者です。Kunckel は1678年にリンの調製について初めて詳細に記述し、リンを錬金術的な奇術ではなく、正当な化学的発見として確立するのに貢献しました。
Robert Boyle（1627-1691）イギリスの化学者で、Royal Society の創設メンバーです。Boyle は1680年に独自にリンを発見し、その性質を初めて体系的に研究しました。彼は今日も使われている多くの用語を作り、リンを真の化学元素として確立しました。
Andreas Marggraf（1709-1782）1740年に、リンが尿だけでなく骨からも抽出できることを初めて示したドイツの化学者です。この発見により、リンの製造はより実用的になり、不快感の少ないものになりました。
リンの本当の性質は、発見後1世紀以上にわたって謎のままでした。初期の化学者たちは、その性質と組成を理解するのに苦労しました。
1680年： Boyle がリンを化合物ではなく元素として確立しました
1740年： Marggraf が骨や動物組織中のリンを発見しました
1769年： Johan Gahn と Carl Wilhelm Scheele がリン酸を単離しました
1777年： Antoine Lavoisier が新しい化学命名法の中で、リンが元素であることを証明しました
1844年： Jöns Jacob Berzelius がリンの原子量を決定しました
1865年： イギリスで初めて商業的なリンの生産が始まりました
1830年代に摩擦マッチが開発されると、リンに対する初めての大きな商業需要が生まれ、工業規模の生産につながりました。
1827年： John Walker が白リンを使った摩擦マッチを発明しました
1845年： Anton von Schrötter が、マッチの製造により安全な赤リンを発見しました
1855年： ヨーロッパとアメリカで初めてリン工場が設立されました
労働者の健康危機： 白リンマッチ工場では「フォッシージョー」と呼ばれる、労働者を苦しめる恐ろしい骨の病気が発生しました。これにより、より安全な赤リンマッチを求める国際的な運動が起こり、最終的に白リンマッチは禁止されました。
リンが生物学的に重要であることは、19世紀から20世紀にかけての生化学研究を通じて徐々に認識されました。
1869年： Friedrich Miescher が、リンを豊富に含む白血球の核から「ヌクレイン」（DNA）を単離しました
1919年： Phoebus Levene が、リンはDNA構造に不可欠な成分であることを明らかにしました
1929年： Karl Lohmann が、細胞のエネルギー通貨である ATP（アデノシン三リン酸）を発見しました
1953年： Watson と Crick による DNA 構造の解明によって、遺伝情報におけるリンの役割が明らかになりました
1961年： Peter Mitchell の化学浸透圧説が、リンを含む ATP 合成の仕組みを説明しました
腐敗した尿からの Brand の偶然の発見から、生命に不可欠な元素としてのリンに関する現代の理解に至るまで、この物語は化学における最も注目すべき歩みの一つです。
Brand の想像を超える功績： 尿から金を探し求めたハンブルクの商人は、偶然にもすべての生命を可能にする元素を発見しました。すべての DNA 分子、すべての ATP によるエネルギー伝達、すべての骨と歯にはリンが含まれており、Hennig Brand による1669年の発見は、人類史上、生物学的に最も重要な発見であるとさえ言えます。
用途
リンは文字どおり生命の元素であり、DNA、ATPによるエネルギー伝達、骨の形成に不可欠です。その産業用途は農業から先端材料まで広がっており、地球上で最も戦略的重要性の高い元素の一つです。
リンはNPK肥料における「P」であり、植物の成長と世界の食料安全保障に絶対不可欠です。現代農業では採掘されたリンの85%が消費され、80億人の食料生産を支えています。
リン酸の製造：リン鉱石（Ca₁₀(PO₄)₆F₂）を硫酸で処理してリン酸（H₃PO₄）を製造します。リン酸はリン酸肥料の基盤となります。
Ca₁₀(PO₄)₆F₂ + 10H₂SO₄ + 20H₂O → 10CaSO₄·2H₂O + 6H₃PO₄ + 2HF
主なリン酸肥料世界への影響：リン酸肥料は作物収量を30-50%増加させ、現代の集約農業を可能にします。リン肥料がなければ、世界の食料生産で支えられる人口は現在の半分にすぎません。
リン化合物は、エネルギー貯蔵から遺伝情報の伝達まで、生命現象の基盤となっています。医療用途では、これらの生物学的な役割を治療に利用しています。
リンの反応性と独特な化学的性質により、難燃剤から半導体加工まで多様な産業用途が可能になります。
リン系難燃剤は気相機構と凝縮相機構の両方で作用し、ポリマーや繊維製品に優れた防火性能を与えます。
有機リン化合物は、自動車用および工業用潤滑剤において、極圧保護と耐摩耗性をもたらします。
高純度リン化合物は、半導体製造と電子材料において重要な役割を果たします。
ホスフィンガス（PH₃）：コンピューターチップ製造でシリコンウェハーに用いるn型ドーパントです。リン原子が結晶格子中のシリコンを置換し、電気伝導に必要な自由電子を供給します。
イオン注入：リンイオンを1-200 keVまで加速してシリコンウェハーに侵入させ、トランジスタやダイオード用の精密に制御されたドーピング分布を形成します。
リンの自然発火性と激しい燃焼性は、軍事用途や特殊用途で価値を持ちます。
リンは、さまざまな産業で用いられる多数の特殊化学品の主要な構成要素です。
リンは、目に見えないことが多いものの、常に欠かせない形で人間の生活のあらゆる面に関わっています。私たちが食べる食品から使用するテクノロジーまで、リン化合物は現代の暮らしを支えています。
リンは遺伝物質の骨格を形成し、遺伝情報を保存して伝達します
ATP（アデノシン三リン酸）は、すべての細胞活動に必要なエネルギーを貯蔵し、放出します
体内のリンの85%は骨中でリン酸カルシウムの結晶として存在し、強度を与えています
リン脂質は細胞膜のバリアを形成し、細胞への出入りを制御します
成人に必要な1日のリン摂取量
体重に占めるリンの割合（平均的な成人で約1.4 lbs）
骨と歯に蓄えられている体内のリンの割合
各細胞で毎秒再利用されるATP分子の数
体内には約780グラムのリンが含まれており、38,000本の安全マッチを作れる量に相当します。毎秒、細胞は100億個のATP分子を作り出して分解し、毎日、体内の全重量に相当する量のATPを再利用しています。リンがなければ、私たちが知る地球上の生命は存在しません。
由来
1050 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 91% of elements
リンは地殻の重量の約0.1%を占め、存在量が11番目に多い元素です。多くの元素とは異なり、リンは極めて反応性が高いため、自然界では純粋な金属として存在せず、酸化物のみとして存在します。
リンは自然界ではリン酸塩鉱物として存在し、主に、数百万年にわたって有機物が蓄積・化石化した古代の海洋環境によって形成された堆積層に見られます。
採掘されるすべてのリンの主な供給源で、一般式はCa₁₀(PO₄)₆(F,Cl,OH)₂です。
世界の埋蔵量： アパタイト鉱物を含むリン鉱石700億トン
鳥やコウモリのふんが蓄積して、リンに富む堆積物を形成します。
歴史的重要性： ペルーのグアノ堆積物は非常に価値が高く、太平洋戦争（1879～1884年）の原因となりました
一次リン酸塩鉱物の風化と変質によって形成されます。
リンの宇宙起源は、質量の大きな恒星が進化の最終段階に入ったときの核融合炉にあります。この元素は、恒星の核で起こる酸素燃焼とケイ素燃焼の過程によって形成されます。
主な過程： ²⁸Si + α → ³²S → ³¹P + p（陽子放出）
二次的な過程： ³⁰Si + p → ³¹P + γ（ガンマ線）
質量の大きな恒星（太陽質量の>8倍）が超新星として爆発すると、銀河全体にリンをまき散らします。興味深いことに、リンの生成には非常に特定の恒星条件が必要であるため、リンは生命にとって「ボトルネック」となる元素の一つです。そのため、宇宙における生物学的発展が制限される可能性があります。
宇宙における存在度： リンは宇宙で17番目に存在量が多い元素で、恒星物質中の濃度は約7 ppmです。
リン酸塩鉱床は特定の地質地域に集中しており、世界の農業と産業における戦略的な資源依存を生み出しています。
埋蔵量： 500億トン（世界全体の71%）
形成： 白亜紀～始新世の海成リン鉱岩
採掘： OCP Group - 世界最大のリン酸塩生産者
中国埋蔵量： 32億トン
所在地： 雲南省、貴州省、四川省
種類： 海成堆積鉱床
エジプト埋蔵量： 28億トン
所在地： ナイル渓谷のリン鉱岩鉱床
年代： 白亜紀の地層
アメリカ合衆国埋蔵量： 11億トン
主な所在地： フロリダ州 - ボーン・バレー層
二次的な所在地： ノースカロライナ州、アイダホ州、ユタ州
リンは独特な生物地球化学的循環をたどります。リンは主要栄養素の中で、重要な大気成分を持たない唯一の元素であり、地球上の生命にとって制限要因となる可能性があります。
循環時間： リンの完全な循環には数百万年かかり、すべての生物地球化学的循環の中で最も遅いものです。
海洋には約880億トンの溶解リンが含まれており、主にリン酸イオン（PO₄³⁻）として存在します。海洋生物は体内にリンを濃縮し、死ぬとリンに富む堆積物を形成します。
先カンブリア時代（38億～5.4億年前）： 原始海洋で最初のリンの蓄積
カンブリア紀（5.4億～4.85億年前）： 海洋生物が殻や骨格を発達させ、大規模なリン循環が始まります
ペルム紀（2.99億～2.51億年前）： アメリカ合衆国西部にフォスフォリア層が形成されます
白亜紀～古第三紀（1.45億～2300万年前）： 北アフリカと中東に主要なリン鉱岩鉱床が形成されます
中新世（2300万～500万年前）： フロリダ州のボーン・バレー層が、アメリカ合衆国の主要なリン埋蔵量を形成します
ピークリン： 科学者は、高品質のリン鉱石埋蔵量が2030～2040年までにピークに達する可能性があると推定しており、世界の食料安全保障に潜在的な課題をもたらします。持続可能なリン管理には、リサイクルと効率改善が不可欠です。
取り扱い
リンの安全性は形態によって大きく異なります。リン酸塩化合物は一般に安全で生命維持に不可欠ですが、元素リン（特に白リン）は極めて危険で、専門的な安全プロトコルが必要です。
発火温度： 30°C (86°F) — 空気中で自然発火します
保管要件： 水中または不活性雰囲気中で保管しなければなりません
毒性量： 体重1kg当たりわずか1mgでも致死量となる可能性があります
作用機序： 細胞の代謝を妨げ、多臓器不全を引き起こします
⚠️ 直ちに危険： 白リンは5000°Fで燃焼し、皮膚を貫通して組織内部でも燃え続けます。曝露した場合は、直ちに救急サービスへ連絡してください。
発火温度： 260°C (500°F) — 白リンよりはるかに安全です
毒性： 少量では一般に無毒と考えられています
用途： 安全マッチ、難燃剤、花火
注意事項： 粉じんの吸入を避け、静電気の放電を防止してください
食品用リン酸塩： FDAにより一般に安全と認められています（GRAS）
1日の摂取量： 成人にはリン700-1000mgが推奨されます
上限量： 1日4000mg（腎臓への負担が生じる基準値）
医療用途： 下剤、制酸剤、静注液—安全性が確立されています
OSHA許容曝露限界： 0.3 ppm（8時間TWA）
IDLH： 50 ppm（生命または健康に直ちに危険）
危険性： 強い毒性、可燃性、ニンニク様の臭気
用途： 半導体ドーピング、燻蒸
保護： 給気式呼吸用保護具、気体検知システム
OSHA許容曝露限界： 1 mg/m³（8時間TWA）
濃度： 工業用途では85%溶液が最も一般的です
危険性： 皮膚、眼、呼吸器官に対して腐食性があります
必要な個人用保護具： 耐酸性手袋、フェイスシールド、エプロン
中和： 流出時には炭酸水素ナトリウムを使用します
農薬の安全性： コリンエステラーゼ阻害剤—神経剤と同じ作用機序
曝露経路： 皮膚吸収、吸入、摂取
症状： 頭痛、吐き気、筋肉のぴくつき、呼吸困難
解毒剤： 重症例ではアトロピンとプラリドキシム
予防： 完全な個人用保護具、除染手順
皮膚への接触： 直ちに水中に浸し、水中でピンセットを使って目に見える粒子を除去し、ぬれた被覆材で覆ってください
してはいけないこと： 曝露部位を乾燥させること、油性の処置を使用すること、空気中で粒子を除去すること
眼への接触： 30分以上、大量の水で洗眼し、直ちに医療機関を受診してください
吸入： 曝露場所から移動させ、酸素療法を行い、直ちに熱傷センターへ搬送してください
避難： 汚染区域から新鮮な空気の場所へ移動させてください
除染： 汚染された衣服を脱がせ、皮膚を石けんと水で洗ってください
医療処置： 遅発性肺水腫を監視し、支持療法を行ってください
解毒剤： 特異的な解毒剤はなく、対症療法を行います
皮膚： 15分以上、水で洗い流し、汚染された衣服を脱いでください
眼： 30分以上、洗眼してください。中和液は使用しないでください
摂取： 嘔吐を誘発せず、意識がある場合は水または牛乳を与えてください
流出： 炭酸水素ナトリウムで中和し、発熱を避けてください
• 白リンは既知の化学物質の中でも最も危険なものの一つです—専門的な訓練を受けた場合にのみ取り扱ってください
• リン酸塩食品添加物は、指示どおりに使用すれば安全です
• 産業用リン化合物には、特定の安全プロトコルが必要です
• リン化合物を取り扱う前に、必ず安全データシート（SDS）を確認してください
簡単な回答
リン (symbol P) is element 15 on the periodic table, a 非金属 in period 3, group 15. Discovered by boiling down urine in search of gold, phosphorus glows in the dark and is written into every strand of your DNA. At room temperature it is a solid.
[Ne] 3s² 3p³, giving 3 occupied shells holding 2, 8, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.リン melts at 317.3 K (44.2 °C) and boils at 553.7 K (280.6 °C).
The standard atomic weight of リン is 30.974 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
リン has a density of 1.823 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of リン is about 1.8× heavier.
リン has a Pauling electronegativity of 2.19. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
リン was discovered in 1669 by Hennig Brand. It is named after greek phosphoros, "light-bearer".
リン makes up about 0.11% of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.