硝酸

硝酸和硫酸一样由公元8世纪阿拉伯鍊金術士阿布·穆薩·賈比爾·伊本·哈揚（Jabir ibn Hayyan）在乾餾綠矾和硝石混合物時發現，也是一種化學肥料。[1]因為硝酸是在硝石中發現的，所以含氧氮酸不叫氮酸，叫硝酸。

雷雨时能产生少量的硝酸。打雷時放出的能量讓空氣中的N₂和O₂發生反應，產生NO：

N₂ + O₂ → 2NO

2NO + O₂ → 2NO₂

N₂ + 2O₂ → 2NO₂

NO₂和水反應產生硝酸和一氧化氮：

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO

有些海鞘（Ciona intestinalis）也能分泌硝酸御敌[2]。

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${\displaystyle \Pi _{3}^{4}}$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${\displaystyle \Pi _{4}^{6}}$键，多出来的1个电子在离域Π键裡。

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。

純硝酸為無色、容易揮發的液體，沸點約為83℃，凝固点约为-42℃，密度为1.51g/ml。可以与水以任意比混溶。硝酸是二氧化氮溶於水生成的，但由於二氧化氮溶於水並不會完全水解成硝酸，會有少量的二氧化氮分子存在，因此硝酸水溶液呈淡黃色，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。

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  發煙硝酸
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  70％硝酸

纯硝酸可以发生自偶电离：2HNO₃⇌H₂O+NO₂⁺+NO₃^-

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，如硝酸甘油的制备。（實際上我們會使用浓硫酸，产生大量NO₂⁺），成本較低而且較容易處理，與其他更強的脫水劑，例如P₄O₁₀，也可以產生大量的硝醯陽離子，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，方程式如下：

4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

因此硝酸一定要盛放在棕色瓶中，並置於阴凉处保存。硝酸能溶解许多种金属（例如银），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，金属与濃硝酸反应多生成NO₂，與稀硝酸反應下生成如NO等較低價化合物。

铁、铝、铬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質的量按1:3混合，即为王水，能溶解金、铂等稳定金属。

硝酸盐大多易遇热分解，生成氧气、氮氧化物、金属氧化物（也可能生成亚硝酸盐等）。

硝酸铵中的硝酸根與銨根，平均能量大於有其平均價數之一氧化二氮，在固態時發生均化反應（因為動力學原因，在溶液內不發生）(NH₄NO₃)即加热或撞击分解生成一氧化二氮和水，一般使用現代合成炸藥引爆，威力與TNT相去不遠，但成本極低。因此被用于国防工业及工程上而被譽為國防工業之母（主要製造硝基含能化合物（現代合成炸藥）。硝酸钾就是黑火药的成分之一）。

由於硝酸也屬於強酸，所以可以和鹼發生酸鹼中和反應。

HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O

上為硝酸和氫氧化鈉的複分解反應。

工业上用二氧化氮与水混合制备硝酸：奧士華法

4NH_3(g)+5O_2(g)→4NO_(g)+6H₂O_(g)（鉑銠催化）(ΔH=−905.2kJ)

2NO_(g)+O_2(g)→2NO_2(g) (ΔH=−114kJ/mol)

3NO_2(g)+H₂O_(l)→2HNO_3(aq)+NO_(g) (ΔH=−117kJ/mol)

總式：NH_3(g)+2O_2(g)→H₂O_(l)+HNO_3(aq)（鉑銠催化）

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，因此硝酸工业与製氨工业密不可分。

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。

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（硝酸和蛋白質接觸後，會導致黄蛋白反应而變性）。此外，濃硝酸需以深色玻璃瓶盛裝，避免受到光照反應釋出有毒的NO₂。

一般的酸与活泼金属反应，生成氢气：

2HCl(aq) + Zn(s) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)

而硝酸与金属反应，不会生成氢气。这是因为硝酸根（NO₃^-）的氧化性比氢离子（H⁺）强。

浓硝酸（约16mol/L）与金属反应，主要生成红棕色的二氧化氮气体：

Zn(s) + 4HNO₃(aq) → Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)

稀硝酸（约6mol/L）与金属反应，主要生成一氧化氮气体：

3Zn(s) + 8HNO₃(aq) → 3Zn(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)

更稀的硝酸（约2mol/L以下）与金属反应，产物从一氧化二氮到氮气到铵根离子不等。

普遍认为，硝酸与金属反应时，各还原产物（NO₂、NO、N₂O、N₂、NH₃）都可以生成。 但由于硝酸、水、氮氧化物、亚硝酸、连二次硝酸等物质间的多个平衡，不同浓度硝酸的还原产物有很大差异。

极稀硝酸和活泼金属生成氢气的说法，没有得到证实。

• 硝酸盐
• 亚硝酸、连二次硝酸
• 镪水——硫酸、盐酸、硝酸