硝酸

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，也是一种化学肥料。
因为硝酸是在硝石中发现的,
所以含氧氮酸不叫氮酸,叫硝酸]

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℃，凝固点约为-42℃，密度为1.51g/ml。可以与水以任意比混溶。硝酸是二氧化氮溶于水生成的，但由于二氧化氮溶于水并不会完全水解成硝酸，会有少量的二氧化氮分子存在，因此硝酸水溶液呈淡黄色，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。

制备

工业上用二氧化氮与水混合制备硝酸：奥士华法
4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H₂O(g)（铂铑催化）(ΔH=−905.2kJ)
2NO(g)+O2(g)→2NO2(g) (ΔH=−114kJ/mol)
3NO2(g)+H₂O₍ₗ₎→2HNO3(aq)+NO(g) (ΔH=−117kJ/mol)
总式：NH3(g)+2O2(g)→H₂O₍ₗ₎+HNO3(aq)（铂铑催化）
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密不可分。

纯硝酸制备

制造纯硝酸则是把浓硫酸与硝酸盐混合加热，反应式为：
NaNO₃+H₂SO₄→NaHSO₄+HNO₃

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。