硝酸(HNO3)

硝酸(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。

硝酸的酸酐是五氧化二氮(N2O5)。

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，一般带一个正电荷。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。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，硝酸才能电离出NO2+，这是硝化反应能进行的本质。

HNO3 + H2O → H3O+ （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，金属与稀硝酸的反应还可以生成少量氢气。

铁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)受敲击即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
工业上用二氧化氮与水混合制备硝酸：

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。

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