ホスフィン（PH₃）：性質、製造、用途および安全性

物理的・化学的性質

PH₃は無色で可燃性の気体であり、分子は三角錐形の構造をもち、リン原子上には孤立電子対が存在する。アンモニアと比べて塩基性ははるかに弱く、水素結合の形成も限定的である。水への溶解度は低く、酸化されるとリンのオキソ酸またはリン酸化物を生じうる。不純物を含む試料にはしばしばジホスファンが微量に含まれ、これは空気中で自然発火することがある。

製造と歴史

歴史的には、単体リンと塩基との反応、またはリンを含む有機物の分解により生じる生成物として、ホスフィンが初めて認識された。工業的には、金属リン化物の加水分解、あるいはリンハロゲン化物の還元によって製造される。また、湿地や埋立地などの嫌気性環境では、分解生成物として検出されることがある。

用途

• 半導体産業：結晶成長および気相成長の工程で、シリコンならびにIII-V族半導体へドーピングするためのリン源として用いられる。
• 燻蒸：一部の固体燻蒸剤はホスフィンガスを放出し、管理された条件下で貯蔵穀物の害虫防除に使用される。
• 化学合成：有機リン化合物の前駆体として、また一部の特殊な還元反応に用いられる。

安全性と取扱い

ホスフィンは吸入により強い毒性を示し、十分な濃度では致死的となりうる。空気と爆発性混合気を形成し、不純物を含む試料には自然発火性の不純物が含まれる場合もある。工業および実験室での使用には、ガス検知モニター、換気設備、ならびに厳格な管理が必要である。取扱いの指針については、安全データシートおよび規制資料の安全情報を参照する。

区別と注目すべき事項

ホスフィンを、リン化物塩（P3−または有機リン化物アニオンを含む化合物）と混同してはならない。生物学的または地球化学的過程に由来する微量のホスフィンが自然環境で検出されており、大気化学の研究で議論されることもある。化学的な詳細は、リン化合物および水素化学に関する資料を参照。