リン化物：化学、構造、反応および応用

構造と結合

強い電気陽性をもつ金属とともに見られるイオン性リン化物は、孤立したP3−中心を含み、塩として記述される。しばしば例として挙げられるのがリン化ナトリウムである。これに対し、遷移金属および後遷移金属の二元リン化物は多様な結合を示す。リン化ガリウムやリン化インジウムのような共有結合性半導体もあれば、金属的な金属間化合物、あるいはネットワークやクラスター（ポリリン化物）を形成するものもある。イオン性リン化物における形式酸化数は−3であるが、共有結合性または金属的リン化物では電子分布はより非局在化している。

反応性と安全性

リン化物は一般に還元性をもち、酸と反応して有毒かつ可燃性の気体であるホスフィン（PH3）を発生する。このため、そのような反応は注意して取り扱わなければならない。「リン化物は酸性化によりホスフィンとなる」という単純な説明は、イオン性リン化物については概して正しい。一部の金属リン化物では、リン原子が共有結合性または金属的格子に組み込まれているため、反応性がはるかに低い。

例と主な化合物

• アルカリ金属およびアルカリ土類金属のリン化物：通常はイオン性であり、プロトン性媒体に対して非常に高い反応性を示す。
• 金属的リン化物：金属間化合物相として存在し、耐食性または触媒活性を示すことがある。
• 半導体リン化物：GaPやInPなどは、光エレクトロニクスおよび高速電子工学において重要な化合物である。
• ポリリン化物：リン原子が鎖状またはクラスター状の構造を形成し、分数電荷をもつ化学種である。

調製と天然での産出

リン化物は、高温での元素の直接結合、高温固相反応、またはリン化合物の還元によって調製される。一部のリン化物は天然にも存在し、鉄・ニッケルリン化物鉱物は隕石中に見いだされ、惑星化学への理解を深めるために研究されている。工業的および実験室的な製法は、目的とする相や反応性によって異なる。

用途と区別

リン化物は材料科学および産業において重要である。半導体リン化物はLED、レーザー、フォトニクスに用いられる一方、特定の遷移金属リン化物は触媒としての役割をもち、電池および水素発生への応用が研究されている。利用者にとって重要な区別は、リン化物が離散したP3−を含むイオン性のものか、共有結合性・金属的な非イオン性のものかである。この違いが、反応性、安定性、実際の取扱いを左右する。詳細は一般的な参考文献および技術資料の専門的な総説を参照。