{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Pyrophosphoric-acid-2D.png|오른쪽|섬네일|피로인산]]
'''인산'''(燐酸, {{llang|en|phosphoric acid}})은 일반적인 의미에서 각 [[인]] [[원자]]가 +5 [[산화수]] 상태에 있는 [[인의 산소산]]이며, 4개의 [[산소]] 원자와 [[화학 결합|결합]]되어 있고, 산소 원자 중 하나는 [[이중 결합]]으로 연결되어 있으며, [[사면체]] 구조의 모서리에 산소 원자가 배열되어 있다. 이러한 PO<sub>4</sub> 사면체 중 둘 이상의 산소가 결합을 공유하는 단일 결합 산소에 의해 연결되어 선형, 분지형 사슬, 고리형 또는 보다 더 복잡한 구조를 형성할 수 있다. 공유되지 않는 단일 결합 산소 원자는 산성 수소 원자로 완성된다. 인산의 일반식은 {{chem|H|''n''+2−2''x''|P|''n''|O|3''n''+1−''x''}},이며, 여기서 ''n''은 인 원자의 수이고, ''x''는 0에서 (''n''+2)/2 사이의 분자 구조의 기본 주기수이다.

[[파일:Pyrophosphate anion.png|오른쪽|섬네일|피로인산 음이온]]
[[파일:Trimethylphosphat Strukutrformel.svg|오른쪽|섬네일|오르토인산 트라이메틸]]
'''인산염'''(燐酸鹽, {{llang|en|phosphate}})은 [[인산]]으로부터 유도된 [[음이온]], [[염]], [[작용기]] 또는 [[에스터]]이다. ''k'' 개의 [[하이드록실기]](–OH)로부터 [[양성자]]({{chem|H|+}})를 제거하면 일반적으로 [[인산염]](''k'' = ''n''−2''x''+2인 경우) 또는 [[인산수소]](''k'' 가 1과 ''n''−2''x''+1 사이인 경우)라고 하는 [[음이온]]이 생성되며, 일반식은 [H<sub>''n''−2''x''+2−''k''</sub>P<sub>''n''</sub>O<sub>3''n''+1−''x''</sub>]<sup>''k''−</sup>이다. 완전히 해리된 음이온(''k'' = ''n''−2''x''+2)은 [[화학식]] [P<sub>''n''</sub>O<sub>3''n''−''x''+1</sub>]<sup>(''n''−2''x''+2)−</sup>를 갖는다. 이 용어는 또한 한 개 이상의 수소가 다른 [[작용기]]에 의한 결합으로 치환될 때 생성되는 작용기에 대해 [[유기화학]]에서 사용된다.

이들 산은 [[염]] 및 [[에스터]]와 함께 [[생화학]], [[광물학]], [[농업]], [[약학]], [[화학공업]] 및 [[화학]] 연구에서 매우 중요한 인의 가장 잘 알려진 화합물들을 포함한다.

== 산 ==
=== 오르토 인산 ===
{{본문|인산}}
인산 중에서 가장 단순하고 가장 흔하게 접할 수 있는 것은 [[오르토인산]](H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>)이다. 실제로 인산이라는 용어는 보통 이 화합물을 구체적으로 의미한다. 또한 이것은 현재 [[IUPAC]] 명명법에 의한 명칭이기도 하다.

=== 올리고인산 및 폴리인산 ===
[[파일:Polyphosphoric acid.svg|섬네일|200px|폴리인산]]
두 개 이상의 오르토인산 [[분자]]는 [[탈수]]되어 더 큰 분자로 [[축합 반응|축합]]될 수 있다. 몇 개의 단위체가 축합되면 올리고인산이 생성되고, 더 큰 분자는 폴리인산이라고 한다. 그러나 올리고인산과 폴리인산 이 두 용어의 구분은 잘 정의되어 있지 않다.

예를 들어 [[피로인산]], [[삼인산]] 및 사인산은 다음의 반응에 의해 얻을 수 있다.
: 2 {{chem|H|3|PO|4}} → {{chem|H|4|P|2|O|7}} + {{chem|H|2|O}}
: {{chem|H|4|P|2|O|7}} + {{chem|H|3|PO|4}} → {{chem|H|5|P|3|O|10}} + {{chem|H|2|O}}
: {{chem|H|5|P|3|O|10}} + {{chem|H|3|PO|4}} → {{chem|H|6|P|4|O|13}} + {{chem|H|2|O}}

폴리인산 분자의 "골격"은 P와 O 원자가 번갈아가며 연결된 사슬이다. 축합되는 추가 오르토인산 단위에 의해 1개의 추가 H([[수소]]) 원자, 1개의 추가 P([[인]]) 원자 및 3개의 추가 O([[산소]]) 원자가 더해지게 된다. 폴리인산의 일반식은 {{chem|H|''n''+2|P|''n''|O|3''n''+1}} 또는 HO(–P(O)(OH)–O–)<sub>''n''</sub>H이다.

폴리인산은 [[고리화]] 및 [[아실화]]를 위한 [[유기 합성]]에 사용된다.<ref>{{저널 인용|last1=Harwood|first1=Laurence M.|last2=Hodgkinson|first2=Leslie C.|last3=Sutherland|first3=James K.|last4=Towers|first4=Patrick|title=Synthesis of anthracyclinones. Part 1. Regioselective alkylation of 5-hydroxyquinizarin|journal=Canadian Journal of Chemistry|date=1984|volume=62|issue=10|pages=1922–1925|doi=10.1139/v84-329}}</ref><ref>{{저널 인용|last1=Nakazawa|first1=Koichi|last2=Matsuura|first2=Shin|last3=Kusuda|first3=Kosuke|title= Studies on the Application of Polyphosphoric Acid as a Condensing Agent. II|journal= Yakugaku Zasshi|date=1954|volume=74|issue=5|pages=495–497|doi=10.1248/yakushi1947.74.5_495|doi-access=free}}</ref>

=== 고리형 인산 ===
반면에 동일한 분자의 두 하이드록실기(–OH) 단위 사이의 축합은 두 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자를 제거하여 삼메타인산의 형성에서와 같이 고리를 생성한다.
: {{chem|H|5|P|3|O|10}} → {{chem|H|3|P|3|O|9}} + {{chem|H|2|O}}

인산의 일반식은 H<sub>''n''−2''x''+2</sub>P<sub>''n''</sub>O<sub>3''n''−''x''+1</sub>이며 여기서 ''n''은 인 원자의 수이고, ''x''는 분자 구조의 기본 고리 수이다. 즉 모든 고리를 제거하기 위해 끊어야 하는 결합의 최소수이다.

<gallery class="center">
파일:Phosphoric-acid-3D-vdW.png|[[Phosphoric acid|Orthophosphoric acid]]<br>H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>
파일:Pyrophosphoric-acid-3D-vdW.png|[[Pyrophosphoric acid]]<br>{{chem|H|4|P|2|O|7}}
파일:Tripolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|[[Triphosphoric acid|Tripolyphosphoric acid]]<br>{{chem|H|5|P|3|O|10}}
파일:Tetrapolyphosphoric-acid-3D-vdW.png|Tetrapolyphosphoric acid<br>{{chem|H|6|P|4|O|13}}
파일:Trimetaphosphoric-acid-3D-vdW.png|Trimetaphosphoric acid<br>H<sub>3</sub>P<sub>3</sub>O<sub>9</sub>
파일:Phosphorus-pentoxide-3D-vdW.png|Phosphoric anhydride<br>P<sub>4</sub>O<sub>10</sub>
</gallery>
[[파일:Various Phosphoric Acids.PNG]]

모든 산소 원자가 공유되고 수소 원자가 없는 내부 축합의 제한적인 경우 (''x'' = (''n''+2)/2)는 [[오산화 인]]({{chem|P|4|O|10}})과 같은 [[무수물]](P<sub>''n''</sub>O<sub>5''n''/2</sub>)이다.

== 인산염 ==
수소 원자를 [[양성자]](H<sup>+</sup>)로 제거하면 인산이 인산염 음이온으로 바뀐다. 부분적으로 제거하면 다양한 인산수소 음이온이 생성된다.

=== 오르토인산염 ===
{{본문|인산염}}
오르토인산({{chem|H|3|PO|4}})의 음이온은 [[오르토인산염]]( {{chem|PO|4|3-}}), [[인산수소]]({{chem|HPO|4|2-}}), [[인산이수소]]({{chem|H|2|PO|4|-}})이다.

=== 선형 올리고인산염 및 폴리인산염 ===
{{본문|폴리인산염}}
피로인산({{chem|H|4|P|2|O|7}})의 해리는 4가지 음이온({{chem|H|4-''k''|P|2|O|7|-|}}<sup>''k''−</sup>)을 생성하게 되며, 여기서 ''k''의 범위는 1~4이다. 마지막의 것은 [[피로인산염]]({{chem|P|2|O|7|4−}})이다. 피로인산염은 대부분 수용성이다.

마찬가지로 [[삼인산]]({{chem|H|5|P|3|O|10}})은 [[삼인산염]]({{chem|P|3|O|10|5−}})을 포함하여 ''k''가 1~5 사이의 범위인 5가지 이상의 음이온 {{chem|[H|5-''k''|P|3|O|10|]}}<sup>''k''−</sup>을 생성한다. 사인산({{chem|H|6|P|4|O|13}})은 사인산염({{chem|P|4|O|13|6−}})을 포함하여 마찬가지의 방식으로 6가지 이상의 음이온을 생성한다. 각각의 추가되는 인산 단위체에 의해 1개의 인 원자, 3개의 산소 원자, 1개의 수소 원자 또는 음전하가 더해지게 된다.

분지된 폴리인산은 유사하게 분지된 폴리인산 음이온을 생성한다. 이것의 가장 간단한 예는 [[트라이포스포노 인산]]({{chem|[OP|(OPO|3|)|3|]}}<sup>9−</sup>) 및 이의 부분적으로 해리된 이온들이다.

선형 또는 분지형의 이러한 고리형이 아닌 폴리인산염 음이온의 일반식은 {{chem|[H|''n''+2−''k''|P|''n''|O|3''n''+1|]}}<sup>''k''−</sup>이며, 여기서 ''k''는 1에서 ''n''+2까지 다양할 수 있다. 일반적으로 수용액에서 해리되는 정도 또는 백분율은 용액의 [[수소 이온 농도 지수|pH]]에 따라 다르다.

=== 고리형 폴리인산염 ===
[[파일:Trimetaphosphoric-acid-3D-vdW.png|섬네일|오른쪽|150x165px|트라이메타인산]]
인산 단위는 고리(고리형 구조)로 함께 결합되어 메타인산(metaphosphoric acid)을 형성할 수 있다. 이 중 가장 단순한 화합물은 화학식이 H<sub>3</sub>P<sub>3</sub>O<sub>9</sub>인 트라이메타인산(trimetaphosphoric acid) 또는 사이클로삼인산(cyclo-triphosphoric acid)이다. 그 구조는 오른쪽의 그림과 같다. 말단이 응축되어 있기 때문에 그 화학식은 삼인산보다 H<sub>2</sub>O(물)가 하나 적다. 일반적으로 트라이메타인산염(trimetaphosphate)이라고 불리는 것은 실제로 고리 크기가 혼합되어 있다. 이러한 고리형 화합물의 일반식은 (HPO<sub>3</sub>)<sub>x</sub>이며, 여기서 x는 분자 내의 인산 단위체의 수이다. [[질산]]과 [[원자가]]가 등전자인 가상의 단량체 모노메타인산(HPO<sub>3</sub>)은 존재하지 않는 것으로 알려져 있다.

이러한 메타인산이 H<sup>+</sup>로 수소를 읽으면 메타인산염(metaphosphate)이라고 하는 고리형 [[음이온]]이 형성된다. 이러한 음이온을 가지고 있는 화합물의 예로는 [[격리제]] 및 [[식품 첨가물]]로 사용되는 [[핵사메타인산 나트륨]](Na<sub>6</sub>P<sub>6</sub>O<sub>18</sub>)이 있다.

=== 화학적 특성 ===
==== 용해도 ====
이러한 인산 계열은 분자의 [[극성 (화학)|극성]]을 고려할 때 일반적으로 [[수용성]]이다. 인산 암모늄 및 알칼리 인산염도 물에 작 녹는다. [[알칼리 토금속]] [[염]]은 용해성이 보다 낮으며, 다양한 다른 금속의 인산염은 훨씬 더 용해성이 낮다.

==== 가수분해 및 축합 ====
수용액에 충분한 물이 주어지면 물은 점차적으로 폴리인산염을 보다 더 작은 인산염으로 [[가수분해]]하고 결국에는 오르토인산염으로 가수분해한다. 더 높은 온도 또는 산성 조건은 가수분해 반응의 속도를 상당히 높일 수 있다.<ref>{{백과사전 인용|year= 1953 |title = Phosphoric acid and phosphates|encyclopedia= Encyclopedia of Chemical Technology|publisher= The Interscience Encyclopedia, Inc.|location=New York|page=421}}</ref>

반대로 폴리인산 또는 폴리인산염은 보통 인산 용액을 탈수하여 형성된다. 즉, 물을 가열하고 증발시켜 물을 자꾸 제거하는 것이다.

=== 용도 ===
오르토인산염, 피로인산염, 삼인산염 화합물은 [[세제]](예: 세정제) 제형에 일반적으로 사용되어 왔다. 예를 들어 [[삼인산 나트륨]] 같은 것들이 있다. 때때로 [[피로인산염]], [[삼인산염]], 사인산염 등은 특히 [[생화학]]에서 [[인산 에스터]]의 일부인 경우 이인산, 삼인산, 사인산 등으로 불린다. 또한 이들은 음용수 공급업체에 의한 물때 및 [[부식 방지제|부식 제어]]에도 사용된다.<ref>{{웹 인용|url=http://www.tramfloc.com/polyphosphates_scale_corrosion_control_2.html|title=Polyphosphates for scale and corrosion control|date=January 2009|publisher=Tramfloc, INC.|access-date=December 23, 2010}}</ref> 폴리인산염은 부식 방지제로서 파이프 내부 표면에 보호막을 형성하여 작용한다.<ref>{{저널 인용|title=Ortho-Polyphosphate Corrosion Inhibitors|journal=Government Engineering:The Journal for Public Infrastructure|issue=September–October, 2006|pages=48–49|url=http://www.govengr.com/ArticlesSep06/corrosion.pdf|access-date=December 23, 2010|archive-date=2011-07-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20110711120201/http://www.govengr.com/ArticlesSep06/corrosion.pdf|url-status=}}</ref>

== 인산 에스터 ==
[[파일:Phosphate ester.PNG|섬네일|오른쪽|일인산 에스터의 일반적인 화학 구조. 여기서 R은 H 또는 일부 유기 라디칼일 수 있다.]]

인산의 [[하이드록실기]](–OH)는 [[알코올]]의 하이드록실기와 축합하여 [[인산 에스터]]를 형성할 수도 있다. 오르토인산은 3개의 하이드록실기를 갖고 있기 때문에 1, 2 또는 3개의 알코올 분자와 에스터화하여 모노 에스터, 다이에스터 또는 트라이에스터를 형성할 수 있다. 오른쪽에 오르토인산 에스터(또는 일인산 에스터)의 일반 구조 이미지가 표시되어 있으며, 여기서 R기 중 하나는 수소 또는 [[유기 라디칼]]일 수 있다. 이인산 에스터 및 삼인산 에스터 등도 또한 가능하다. 이러한 에스터 분자의 인산염에 있는 하이드록실기는 H<sup>+</sup> 이온을 잃고 음이온을 형성할 수 있으며, 이는 다시 용액의 pH에 따라 달라진다. 생화학에는 많은 종류의 일인산, 이인산, 삼인산 화합물(본질적으로 [[에스터]])이 있으며, 이들 중 다수는 [[아데노신 이인산]](ADP) 및 [[아데노신 삼인산]](ATP)와 같이 대사에 중요한 역할을 한다.
[[파일:Chiral phosphoric acid.png|섬네일|오른쪽|162px|BINOL로부터 유도한 [[카이랄 인산]]의 구조<ref>{{저널 인용|doi=10.1021/cr5001496|title=Complete Field Guide to Asymmetric BINOL-Phosphate Derived Brønsted Acid and Metal Catalysis: History and Classification by Mode of Activation; Brønsted Acidity, Hydrogen Bonding, Ion Pairing, and Metal Phosphates|year=2014|last1=Parmar|first1=Dixit|last2=Sugiono|first2=Erli|last3=Raja|first3=Sadiya|last4=Rueping|first4=Magnus|journal=Chemical Reviews|volume=114|issue=18|pages=9047–9153|pmid=25203602|doi-access=free}}</ref>]]

== 같이 보기 ==
{{div col|colwidth=12em}}
* [[아데노신 일인산]]
* [[아데노신 이인산]]
* [[아데노신 삼인산]]
* [[아데노신 사인산]]
* [[뉴클레오타이드 삼인산]]
* [[유기인산염]]
* [[아인산]]
* [[포스포아미데이트]]
* [[리보뉴클레오타이드]]
* [[과인산석회]]
{{Div col end}}

== 각주 ==
{{각주|30em}}

== 더 읽을거리 ==
* {{저널 인용|vauthors=Schröder HC, Kurz L, Muller WE, Lorenz B |title=Polyphosphate in bone |journal=Biochemistry (Moscow) |date=Mar 2000 |volume=65 |issue=3 |pages=296–303 |url=http://protein.bio.msu.su/biokhimiya/contents/v65/pdf/bcm_0296.pdf |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20110825053648/http://protein.bio.msu.su/biokhimiya/contents/v65/pdf/bcm_0296.pdf |archive-date=2011-08-25 }}

== 외부 링크 ==
* [https://web.archive.org/web/20050520180549/http://www1.dionex.com/en-us/webdocs/application/industry/chempetro/AN71_V18.pdf Determination of Polyphosphates Using Ion Chromatography with Suppressed Conductivity Detection, Application Note 71 by Dionex]
*{{cite patent|country=US|number=3044851|title=Production of ammonium phosphates and product thereof|pubdate=1962-07-17|assign=Collier Carbon & Chemical Co.|inventor1-last=Young |inventor1-first=Donald C.}}

{{인 화합물}}

[[분류:무기질]]
[[분류:무기 화합물]]
[[분류:인산염]]
[[분류:피로인산염]]
[[분류:유기화학용 시약]]