硝酸

硝酸（nitric acid）
國立臺灣師範大學化學系碩士班一年級曹育碩

硝酸，分子式 $$\bf{HNO_3}$$，為一種腐蝕性強無機酸，亦為一種強氧化劑，純硝酸為無色液體，可以與水混溶，不同濃度的硝酸水溶液性質並不相同。一般市售濃硝酸濃度為 $$68\%$$ ，而溶解過量 $$\bf{NO_2}$$ 的濃硝酸會依過量多寡形成紅棕色（濃度 $$95\%$$ 以上）或白色（濃度 $$86\%$$ 以上）的發煙硝酸（fuming nitric acid）。

工業上利用二氧化氮與水混合製備硝酸，可利用奧斯特瓦爾德法（Ostwald process）：首先利用鉑或銠金屬作為催化劑，高溫高壓下將氨透過氧氣氧化成一氧化氮，

接著繼續將一氧化氮快速氧化成二氧化氮，

最後將二氧化氮與水混合形成硝酸與一氧化氮，

反覆將生成的氣體與水混合，即可得到較純的硝酸。實驗室中可利用少量的硝酸鹽與硫酸混合，蒸餾溫度為硝酸沸點 $$83^\circ C$$ 生成硝酸與硫酸鹽，硝酸是在工業上與實驗室都很常用的強酸，可作為許多硝酸鹽的原料，也可被用來製備一系列硝酸鹽類氮肥，如硝酸銨、硝酸鉀；

也可用來製備含酯基（ester）的化合物或含硝基的炸藥，如三硝基甲苯（TNT，由甲苯與濃硝酸和濃硫酸製成，為一種黃色片狀物，具有爆炸威力大、藥性穩定、吸濕性小等優點，常用作砲彈、手榴彈、地雷、魚雷等炸藥）、硝化甘油（無色或黃色的透明油狀液體，一種很不穩定的物質，受到撞擊會發生分解，產生高溫，同時生成大量氣體，體積瞬間膨脹並產生猛烈爆炸，因此硝化甘油為一種烈性炸藥）；亦可製造塑膠、染料。

由於硝酸同時具有酸性與氧化性，在水中視為 $$100\%$$ 解離，且具有強氧化力，可氧化一些非活性金屬，如銅、銀，這些金屬無法經由鹽酸使其氧化。

硝酸的水溶液都具有氧化力，溶液越濃氧化力越強。隨著溶液濃度的減少，還原產物逐漸有高價向低價過渡，從最濃到最稀可生成二氧化氮、一氧化氮、一氧化二氮、氮氣、硝酸銨。還原產物一般是混合物，金屬與濃硝酸反應大部分生成二氧化氮，與稀硝酸反應生成如一氧化氮等低價化合物，且只有很稀的冷硝酸才會與金屬鎂、錳和鈣反應生成氫氣，其他金屬在一般情況下不會與硝酸反應生成氫氣。

而濃硝酸與濃鹽酸以體積比 $$1 : 3$$ 混合可生成王水（aqua regia），王水可溶解穩定金屬，如金。王水與金反應形成金錯合物，利用硝酸根作為氧化劑，氯離子與金形成穩定的錯合物離子。硝酸容易經由光照而分解成水、二氧化氮與氧氣，因此硝酸一定要放置於深色瓶中，並保存於陰涼處，亦可避免受到光照反應釋出有毒的 $$\bf{NO_2}$$。

硝酸不論濃稀溶液都有氧化性和腐蝕性，因此對人很危險，僅濺到皮膚上也會引起嚴重燒傷。皮膚接觸硝酸後會慢慢變黃，最後造成表皮脫落（硝酸和蛋白質接觸後，導致蛋白質變性）。

參考資料

1. 硝酸 http://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
2. McMURRY , FAY , ( 4^th edition ) , Chapter 19 , 837-838 .
3. 梁碧峯(民96)，化學。滄海，臺中市。