硝酸
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硝酸 |
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| IUPAC英文名 | Nitric acid |
| 其它名称 | 硝镪水 |
| 识别 | |
| CAS号 | 7697-37-2 |
| RTECS号 | QU5775000 |
| SMILES | O[N+](=O)[O-] |
| 性质 | |
| 化学式 | HNO3 |
| 摩尔质量 | 63.012 g mol-1 |
| 外观 | 无色清澈液体 |
| 密度 | 1.51 g/cm³ |
| 熔点 | -42 °C (231 K) |
| 沸点 | 83 °C (356 K) (纯酸) (68%aq沸点120.5°C) |
| 在水中的 溶解度 |
混溶 |
| 分子偶极矩 | 2.17±0.02D |
| 危险性 | |
| EU分类 | 氧化性 (O) 腐蚀性 (C) |
| 警示性质 标准词 |
R8, R35 |
| 安全建议 标准词 |
S1/2, S23, S26, S36, S45 |
| 闪点 | 不可燃 |
| 相关化学品 | |
| 相关化学品 | 亚硝酸 五氧化二氮 |
| 若非注明，所有数据都依从国际单位制，以及来自标准状况（25 °C, 100 kPa）的条件。 化学品框的说明和参考文献 |
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硝酸（分子式：HNO3）是一种强酸，常温下为无色液体。易溶于水，有强氧化性和腐蚀性。其不同浓度水溶液性质有别，高浓度（≥98%）硝酸因溶有二氧化氮而显棕红色，在空气中可挥发出HNO3，故称发烟硝酸。硝酸是一种重要的化工原料。
目录 |
历史
硝酸和硫酸一样由公元8世纪阿拉伯炼金术士阿布·穆萨·贾比尔·伊本·哈扬（Jabir ibn Hayyan）在干馏绿矾和硝石混合物时发现[1]。
自然界的存在
雷雨中存在少量的硝酸。打雷时放出的能量让空气中的N2和O2发生反应，产生NO和NO2：
- N2 + O2 → 2NO
- 2NO + O2 → 2NO2
- N2 + 2O2 → 2NO2
NO2和水反应产生硝酸：
- 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
有些海鞘（Ciona intestinalis）也能分泌硝酸御敌[2]。
结构
硝酸是平面分子，其中心原子N原子为sp2杂化。由于羟基上的氢原子与另外一个氧原子形成了氢键，分子才呈平面结构，而且N的三根键长都不相同。N原子垂直于分子平面的一个p轨道是满的，它与未连接H的两个氧原子上的p轨道共轭，形成
大Π键。分子内氢键也是硝酸沸点较低的原因。
硝酸去掉一个氢原子的结构是硝酸根，一般带一个负电荷（硝酸根离子）。硝酸根具有对称的平面等边三角形结构，4个原子形成大
键，多出来的1个电子在离域Π键里。
硝酸去掉一个羟基的结构是硝基-NO2。硝基的正离子叫硝酰正离子。
物理性质
纯硝酸为无色、容易挥发的液体，沸点约为83°C，凝固点约为-42°C，密度为1.51g/ml。可以与水以任意比混溶。浓硝酸因溶有NO2而显棕红色，也会挥发出棕红色的NO2。一般的浓硝酸指的是16mol/L的HNO3水溶液，密度为1.42g/ml。
化学性质
硝酸作为氮的最高价(+5)水化物，具有很强的酸性，一般情况下认为硝酸的水溶液是完全电离的。硝酸可以与醇发生酯化反应，如硝化甘油的制备。只有在与浓硫酸混合时，硝酸才能产生大量NO2+，这是硝化反应能进行的本质。
- HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- （水中）
- HO-NO2 + 2H2SO4 → NO2+ + 2HSO4- + H3O+ （浓硫酸中）
硝酸的水溶液无论浓稀均具强氧化性及腐蚀性，溶液越浓其氧化性越强。硝酸在光照条件下分解成水、NO2和O2，因此硝酸一定要盛放在棕色瓶中，并置于阴凉处保存。硝酸能溶解许多种金属（可以溶解银），生成盐、水、氮氧化物。随着溶液浓度的减小，其还原产物逐渐由高价向低价过渡，从最浓到最稀可生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。还原产物一般是混合物，金属与浓硝酸反应多生成NO2，与稀硝酸反应下生成如NO等较低价化合物，只有很稀的冷硝酸 才会与金属镁、锰及钙反应生成氢气，其他金属在一般情况下不会与硝酸反应生成氢气。
铁、铝等金属遇冷的浓硝酸可以发生钝化现象，只在表面形成一层致密的氧化膜，不会完全反应掉。浓硝酸和浓盐酸的物质的量按1:3混合，即为王水，能溶解金等稳定金属。
硝酸盐大多易热分解，生成氧气、氮氧化物、金属氧化物（也能生成硝酸盐或金属单质，视金属的稳定性而定）。硝酸铵(NH4NO3)加热或撞击分解生成一氧化二氮和水。因此被用于国防工业及工程上（硝酸钾就是黑火药的成分之一）。
制备
- 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
- 2NO + O2 → 2NO2 （在空气中很快进行）
反复把生成的气体通入水中，即可得到较纯的硝酸。其原料二氧化氮是由氨氧化而得，因此硝酸工业与制氨工业有不可割裂的联系。
工业用途
硝酸是在工业上和实验室中都很常用的一种酸。
作为硝酸盐和硝酸酯的必需原料，硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥，如硝酸铵、硝酸钾等；也用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药，如三硝基甲苯（TNT）、硝化甘油。
由于它同时具有氧化性和酸性，硝酸也被用来精炼金属：即先把不纯的金属氧化成硝酸盐，排除杂质后再还原。
人体影响
硝酸不论浓稀溶液都有氧化性和腐蚀性，因此对人很危险，仅溅到皮肤上也会引起严重烧伤。皮肤接触硝酸后会慢慢变黄，最后变黄的表皮会起皮脱落（硝酸和蛋白质接触后，会导致黄蛋白反应而变性）。此外，浓硝酸需以深色玻璃瓶盛装，避免受到光照反应释出有毒的NO2。
参看
注释
- ^ http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/physical_science/chemistry/nitric_acid.html&edu=high
- ^ P. W. Atkins, Molecules, 1987, ISBN 0716750198
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