- 硝酸構造
- 共鳴構造
- 物理的及び化学的性質
- 化学名
- 分子量
- 外見
- におい
- 沸点
- 融点
- 水溶性
- 密度
- 相対密度
- 相対蒸気密度
- 蒸気圧
- 分解
- 粘度
- 腐食
- 気化のエンタルピー
- 標準モルエンタルピー
- 標準モルエントロピー
- 表面張力
- 臭いのしきい値
- 解離定数
- 屈折率（η/ D）
- 化学反応
- 水分補給
- 水中での解離
- 塩形成
- プロトン化
- 自動プロトリシス
- 金属酸化
- その他の
- 合成
- 工業用
- ステージ1：アンモニアから一酸化窒素への酸化
- ステージ2.一酸化窒素の二酸化窒素への酸化
- ステージ3.二酸化窒素の水への溶解
- 研究室で
- 用途
- 肥料生産
- 工業用
- 金属清浄機
- ロイヤルウォーター
- 家具
- クリーニング
- 写真撮影
- その他
- 毒性
- 参考文献
硝酸は、窒素のオキソ酸からなる無機化合物です。強酸と見なされますが、そのpKa（-1.4）は、ヒドロニウムイオンのpKa（-1.74）と類似しています。この時点から、それはおそらく多くの既知の強酸の「最も弱い」です。
その物理的外観は、窒素ガスの形成により、保管時に黄色がかった色に変化する無色の液体で構成されています。その化学式はHNO 3です。
出典：Wikimedia Commons経由のAleksander Sobolewski
やや不安定で、日光にさらされるとわずかに分解します。さらに、加熱により完全に分解し、二酸化窒素、水、酸素が発生することがあります。
上の画像は、メスフラスコに含まれている硝酸を示しています。その黄色の着色は、部分的な分解を示すことに気づくことができます。
無機および有機の硝酸塩の製造に使用されるほか、肥料、爆発物、染料の中間剤、およびさまざまな有機化学化合物の製造に使用されるニトロソ化合物にも使用されます。
この酸はすでに8世紀の錬金術師に知られており、「agua fortis」と呼ばれていました。ドイツの化学者ヨハンルドルフグラウバー（1648）は、硝酸カリウムを硫酸と一緒に加熱することからなるその調製方法を設計しました。
Wilhelm Oswald（1901）によって設計された方法に従って工業的に調製されます。この方法は、一般的には、アンモニアの触媒酸化と、一酸化窒素と二酸化窒素を連続的に生成して硝酸を生成することで構成されています。
大気中では、人間の活動によって生成されたNO 2が雲の中の水と反応してHNO 3を形成します。その後、酸性雨の際に水滴とともに沈殿し、公共の広場の彫像などを食べてしまいます。
硝酸は非常に有毒な化合物であり、その蒸気への継続的な暴露は慢性気管支炎と化学性肺炎を引き起こす可能性があります。
硝酸構造
出典：Wikimedia CommonsのBen Mills
上の画像は、球と棒のモデルを使用したHNO 3分子の構造を示しています。窒素原子である青い球体は、三角形の平面形状に囲まれた中央にあります。ただし、三角形はその最も長い頂点の1つによって歪んでいます。
この場合、硝酸分子は平らになります。N = O、NO、N-OH結合は、平らな三角形の頂点を構成します。よく見ると、N-OH結合は他の2つ（H原子を表す白い球が見つかる場所）よりも長くなっています。
共鳴構造
同じ長さのリンクが2つあります。N= 0とNOです。この事実は、二重結合が単結合よりも短いと予測される原子価結合理論に反します。これの説明は、下の画像に見られるように、共鳴現象にあります。
出典：Wikimedia CommonsのBen Mills
したがって、N = OとNOの両方の結合は、共振に関しては同等です。これは、2つのO原子の間の破線を使用して、構造モデルでグラフィカルに表されます（構造を参照）。
HNO 3が脱プロトン化されると、安定した硝酸アニオンNO 3- が形成されます。その中で、共鳴は3つすべてのO原子を含むようになり、これがHNO 3が高いBronsted-Lowry酸性度（H +イオンドナー種）を持っている理由です。
物理的及び化学的性質
化学名
-硝酸
-アゾト酸
-硝酸水素
-Agua fortis。
分子量
63.012 g / mol。
外見
無色または淡黄色の液体で、赤褐色に変わることがあります。
におい
刺激性、窒息性。
沸点
181°F〜760 mmHg（83°C）。
融点
-41.6°C
水溶性
非常に溶けやすく、水と混和する。
密度
20°Cで1.513 g / cm 3
相対密度
1.50（水に対して= 1）。
相対蒸気密度
推定2または3回（空気に対して= 1）。
蒸気圧
25°Cで63.1 mmHg
分解
大気中の湿気や熱にさらされると、分解して過酸化窒素を形成します。加熱して分解すると、非常に有毒な窒素酸化物と硝酸水素のフュームを放出します。
硝酸は安定しておらず、熱や日光にさらされると分解し、二酸化窒素、酸素、水を放出します。
粘度
0°Cで1,092 mPa、40°Cで0.617 mPa
腐食
アルミニウムとクロム鋼を除くすべての卑金属を攻撃することができます。プラスチック、ゴム、コーティングのいくつかの種類を攻撃します。腐食性、腐食性の物質ですので、取り扱いには十分ご注意ください。
気化のエンタルピー
25°Cで39.1 kJ / mol
標準モルエンタルピー
-207 kJ / mol（298°F）。
標準モルエントロピー
146 kJ / mol（298°F）。
表面張力
-0.04356 N / m、0℃
-0.04115 N / m、20ºC
-0.0376 N / m（40ºC）
臭いのしきい値
-低臭気：0.75 mg / m 3
-高臭気：250 mg / m 3
刺激濃度：155 mg / m 3。
解離定数
pKa = -1.38。
屈折率（η/ D）
1.393（16.5°C）。
化学反応
水分補給
-HNO 3 ∙H 2 OやHNO 3 ∙3H 2 O などの固体水和物を形成できます：「硝酸氷」。
水中での解離
硝酸は、次の方法で水中で急速にイオン化する強酸です。
HNO 3（L）+ H 2 O（L）=> H 3 O +（水溶液）+ NO 3 -
塩形成
塩基性酸化物と反応して、硝酸塩と水を形成します。
CaO（s）+ 2 HNO 3（l）=> Ca（NO 3）2（aq）+ H 2 O（l）
同様に、それは塩基（水酸化物）と反応して、硝酸塩と水の塩を形成します。
NaOH（aq）+ HNO 3（l）=> NaNO 3（aq）+ H 2 O（l）
また、炭酸塩や酸性炭酸塩（重炭酸塩）と一緒になり、二酸化炭素も生成します。
Na 2 CO 3（aq）+ HNO 3（l）=> NaNO 3（aq）+ H 2 O（l）+ CO 2（g）
プロトン化
硝酸も塩基として機能します。このため、硫酸と反応します。
HNO 3 + 2H 2 SO 4 <=> NO 2 + + H 3 O + + 2HSO 4 -
自動プロトリシス
硝酸は自動プロトリシスを受けます。
2HNO 3 <=> NO 2 + + NO 3 - + H 2 O
金属酸化
金属との反応において、硝酸は金属と反応して対応する塩を形成し、水素を気体の形で放出する強酸のようには作用しません。
しかし、マグネシウムとマンガンは、他の強酸と同様に、硝酸と熱く反応します。
Mg（s）+ 2 HNO 3（l）=> Mg（NO 3）2（aq）+ H 2（g）
その他の
硝酸は金属亜硫酸塩と反応して、硝酸塩、二酸化硫黄および水を形成します。
Na 2 SO 3（s）+ 2 HNO 3（l）=> 2 NaNO 3（aq）+ SO 2（g）+ H 2 O（l）
また、有機化合物とも反応して、ニトロ基を水素に置き換えます。したがって、ニトログリセリンやトリニトロトルエン（TNT）などの爆発性化合物の合成の基礎を構成します。
合成
工業用
これは、1901年にOswaldによって記述された方法に従って、アンモニアの触媒酸化によって工業レベルで製造されます。このプロセスは、3つの段階またはステップで構成されます。
ステージ1：アンモニアから一酸化窒素への酸化
アンモニウムは空気中の酸素によって酸化されます。反応は、触媒として白金を使用して、800℃、圧力6〜7 atmで行われます。アンモニアは、次の比率で空気と混合されます。1体積のアンモニアと8体積の空気。
4NH 3（g）+ 5O 2（g）=> 4NO（g）+ 6H 2 O（l）
反応で一酸化窒素が生成され、次の段階の酸化チャンバーに送られます。
ステージ2.一酸化窒素の二酸化窒素への酸化
酸化は、空気中に存在する酸素によって100℃未満の温度で行われます。
2NO（g）+ O 2（g）=> 2NO 2（g）
ステージ3.二酸化窒素の水への溶解
この段階で、硝酸の形成が起こります。
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 => 4HNO 3
水中の二酸化窒素（NO 2）の吸収にはいくつかの方法があります。
他の方法の中で：NO 2は、水への溶解度を高めて硝酸を生成するために、低温および高圧でN 2 O 4に二量化されます。
3N 2 O 4 + 2H 2 O => 4HNO 3 + 2NO
アンモニアの酸化によって生成される硝酸の濃度は50〜70％ですが、脱水剤として濃硫酸を使用すると98％になり、硝酸の濃度を上げることができます。
研究室で
硝酸銅（II）の熱分解、二酸化窒素と酸素ガスの生成、これらは水を通過して硝酸を形成します。前述のOswaldメソッドと同様。
2Cu（NO 3）2 => 2CuO + 4NO 2 + O 2
硝酸塩と濃H 2 SO 4との反応。形成された硝酸は、83℃（硝酸の沸点）での蒸留によりH 2 SO 4から分離されます。
KNO 3 + H 2 SO 4 => HNO 3 + KHSO 4
用途
肥料生産
硝酸生産の60％は肥料、特に硝酸アンモニウムの製造に使用されます。
これは、3つの主要な植物栄養素の1つである高濃度の窒素によって特徴付けられ、硝酸塩は植物によってすぐに使用されます。一方、アンモニアは土壌中に存在する微生物により酸化され、長期の肥料として利用されます。
工業用
硝酸の生産の-15％は合成繊維の製造に使用されます。
-それは硝酸エステルおよびニトロ誘導体の生産に使用されます。ニトロセルロース、アクリル絵の具、ニトロベンゼン、ニトロトルエン、アクリロニトリルなど。
-有機化合物にニトロ基を追加でき、この特性を使用して、ニトログリセリンやトリニトロトルエン（TNT）などの爆発物を作成できます。
-ナイロンの前駆体であるアジピン酸は、硝酸によるシクロヘキサノンとシクロヘキサノールの酸化によって大量に生産されます。
金属清浄機
硝酸は、その酸化能力により、鉱物に含まれる金属の精製に非常に役立ちます。同様に、ウラン、マンガン、ニオブ、ジルコニウムなどの元素の取得や、リン岩の酸性化でリン酸を取得するために使用されます。
ロイヤルウォーター
濃塩酸と混ぜて「王水」を作ります。このソリューションは、金とプラチナを溶解することができるため、これらの金属の精製に使用できます。
家具
硝酸は松材で作られた家具にアンティーク効果を与えるために使用されます。10％硝酸溶液で処理すると、家具の木材にグレーゴールドの色が付きます。
クリーニング
-マグネシウム化合物の沈殿物の残留物を除去するために、搾乳作業で使用される機器の洗浄には、硝酸5-30％とリン酸15-40％の水溶液の混合物が使用されますカルシウム。
・実験室で使用するガラス器具の洗浄に便利です。
写真撮影
-写真では、特にウェットプレートプロセスで硫酸第一鉄現像液の添加剤として、アンブロタイプとティンタイプの白色を促進する目的で硝酸が使用されています。
-コロジオンプレートの銀浴のpHを下げるために使用されました。これにより、画像を妨害するミストの外観を減らすことができました。
その他
-その溶媒容量により、フレーム原子吸光分析法や誘導結合プラズマ質量分析法によるさまざまな金属の分析に使用されます。
-硝酸と硫酸の組み合わせは、一般的な綿を硝酸セルロース（硝酸綿）に変換するために使用されました。
外用薬Salcodermは、皮膚の良性腫瘍（いぼ、カルス、顆状突起、乳頭腫）の治療に使用されます。それは焼灼、痛みの軽減、刺激およびかゆみの特性を持っています。硝酸は薬物処方の主成分です。
-特にBOMARCミサイルでは、液体ロケット燃料の酸化剤として赤い発煙硝酸と白い発煙硝酸が使用されています。
毒性
-皮膚に接触すると、皮膚のやけど、激しい痛み、皮膚炎を引き起こす可能性があります。
-目と接触すると、激しい痛みや裂傷を引き起こし、ひどい場合には、角膜の損傷や失明を引き起こす可能性があります。
-蒸気を吸入すると、咳、呼吸困難、鼻血、喉頭炎、慢性気管支炎、肺炎、激しいまたは慢性的な暴露による肺水腫を引き起こす可能性があります。
-摂取により、口、唾液分泌、激しい喉の渇き、飲み込む痛み、消化管全体の激しい痛み、およびその壁の穿孔のリスクに病変があります。
参考文献
- ウィキペディア。（2018）。硝酸。から回復：en.wikipedia.org
- PubChem。（2018）。硝酸。リカバリー元：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- 百科事典ブリタニカの編集者。（2018年11月23日）。硝酸。百科事典ブリタニカ。リカバリー元：britannica.com
- Shrestha B.（nd）。硝酸の性質と用途 Chem Guide：化学学習のチュートリアル。回収元：chem-guide.blogspot.com
- ケミカルブック。（2017）。硝酸。回収元：chemicalbook.com
- イマノール。（2013年9月10日）。硝酸生産。回収元：ingenieriaquimica.net