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[[File:Fuming nitric acid 40ml.jpg|thumb|right|150px|二酸化窒素の影響で黄色くなった硝酸]]
[[五酸化二窒素]](無水硝酸、N<sub>2</sub>O<sub>5</sub>)を水に溶かすと得られる、一価の強酸性の液体で、[[金属]]と反応して硝酸塩(水に可溶)を作る。任意の割合で水に溶け、通常「硝酸」という場合には水溶液を指す。
:<ce>{N2O5} + H2O -> 2HNO3</ce>
 
:<math>
\mathrm{N_2O_5 + H_2O \longrightarrow 2 {HNO}_3}
</math>
 
濃度の低い硝酸を'''希硝酸'''という{{#tag:ref|濃度は特に定義されているわけではないが、実験室で用いる希硝酸は通常 6 mol/dm<sup>3</sup> (32 %, ''d'' = 1.19 g &middot; cm<sup>−3</sup>)、あるいはそれ以下のものであることが多い。|group=注}}。市販の濃硝酸は 60 %(''d'' = 1.360 g &middot; cm<sup>−3</sup>, 13.0 [[濃度#物質量/体積(モル濃度)|mol &middot; dm<sup>−3</sup>]])あるいは 70 % (''d'' = 1.406 g &middot; cm<sup>−3</sup>, 15.6 mol &middot; [[デシメートル|dm]]<sup>−3</sup>) の水溶液が普通である。69.8 % の水溶液は[[共沸]]混合物となり 123 ℃で[[沸騰]]する。
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== 化学的性質 ==
[[酸化剤|強酸化剤]]で、[[木炭]]の粉末とともに熱すれば木炭は[[酸化]]されて[[二酸化炭素]]となる。
:<ce>{C} + 4HNO3 -> {CO2} + {4NO2} + 2H2O</ce>
 
:<math>
\mathrm{C + 4 {HNO}_3 \longrightarrow CO_2 + 4 {NO}_2 + 2 H_2O}
</math>
 
[[二酸化窒素]]や[[四酸化二窒素]]を吸収させて[[発煙硝酸]]や[[赤煙硝酸]]とし、[[ロケットエンジンの推進剤]]の[[酸化剤]]として用いられる。有機系の燃料と混合するだけで点火する。
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光に弱く、長時間光を浴び続けると分解し黄色を帯びる。
: <ce>4 HNO3 ->[\mathit{h}\nu] {4NO2} + {2H2O} + O2</ce>
 
:<math>4 \mathrm{HNO}_3
\quad \overset{h\nu}{\longrightarrow} \quad
4 \mathrm{NO}_2 + 2 \mathrm{H}_2\mathrm{O} + \mathrm{O}_2</math>
 
そのため褐色瓶中で保管する。
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極めて薄い硝酸水溶液の場合、[[マグネシウム]]は初期において[[水素]]ガスを発生する<ref name=Cotton> FA コットン, G. ウィルキンソン著, 中原 勝儼訳 『コットン・ウィルキンソン無機化学』 培風館、1987年,原書:F. ALBERT COTTON and GEOFFREY WILKINSON, Cotton and Wilkinson ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY A COMPREHENSIVE TEXT Fourth Edition, INTERSCIENCE, 1980.</ref>。
: <ce>{Mg} + 2HNO3 -> {Mg(NO3)2} + H2</ce>
 
:<math>
\mathrm{Mg + 2 HNO_3 \longrightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2}
</math>
 
しかし、希硝酸中であっても[[亜鉛]]などの比較的イオン化傾向の大きな金属は硝酸イオンを[[アンモニウムイオン]]まで還元する<ref>D.F.SHRIVER, P.W.ATKINS, INORGANIC CHEMISTRY Third Edition, 1999.</ref>。
: <ce>{4Zn} + 10HNO3 -> {4Zn(NO3)2} + {NH4NO3} + 3H2O</ce>
 
:<math>
\mathrm{4 Zn + 10 HNO_3 \longrightarrow 4 Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3 H_2O}
</math>
 
また希硝酸はよりイオン化傾向の小さな金属の場合は主に[[一酸化窒素]]を発生する。
: <ce>{3Cu} + 8HNO3 -> {3Cu(NO3)2} + {2NO} + 4H2O</ce>
 
:<math>
\mathrm{3 Cu + 8 HNO_3 \longrightarrow 3 Cu(NO_3)_2 + 2 NO + 4 H_2O}
</math>
 
濃硝酸では[[二酸化窒素]]の発生が主反応となり、発熱により反応は次第に激しくなる。
: <ce>{Cu} + 4HNO3 -> {Cu(NO3)2} + {2NO2} + 2H2O</ce>
 
:<math>
\mathrm{Cu + 4 HNO_3 \longrightarrow Cu(NO_3)_2 + 2 NO_2 + 2 H_2O}
</math>
 
=== ニトロ化反応 ===
硝酸は[[硫酸]]中では[[塩基]]として挙動しプロトン化を受け、脱水により[[ニトロイルイオン]] (nitroyl / NO<sub>2</sub><sup>+</sup>) を生成する。濃硝酸と濃硫酸を混合した[[混酸]]中では以下のような[[化学平衡]]が成立している。
: <ce>{HNO3} + H2SO_4\ \rightleftarrows\ {H2NO3^+} + HSO4^-</ce>
 
: <ce>H2NO3^+\ \rightleftarrows\ {NO2^+} + H2O</ce>
:<math>\mathrm{HNO_3 + H_2SO_4 ~ \overrightarrow\longleftarrow ~ H_2NO_3^+ + HSO_4^-}</math>
 
:<math>\mathrm{H_2NO_3^+ ~ \overrightarrow\longleftarrow ~ NO_2^+ + H_2O}</math>
 
このニトロイルイオンが[[芳香族化合物]]などに対し[[求電子置換反応]]を起こし[[ニトロ化]]が進行する。
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=== 純硝酸の性質 ===
純粋な遊離酸も 0 ℃で[[硝酸カリウム]]と純硫酸を反応させ、[[真空]][[蒸留]]により単離することが可能である。
: <ce>{KNO3\} + H2SO4 -> {HNO3\} + KHSO4</ce>
 
:<ce>
KNO3\ + H2SO4 -> HNO3\ + KHSO4
</ce>
 
しかし不安定であり[[光反応]]などにより分解し、二酸化窒素などを発生させる<ref name=Cotton />。
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:<ce>H2NO3^+ \ \overrightarrow\longleftarrow \ NO2^+\ + H2O</ce>
 
:<mathce> K\ =\ [\mathrm{NO}_2NO2^+][\mathrm{NO}_3NO3^{-}][H2O]\mathrm =\ 7 \times 10^{H-2}_2 \mathrm mol^{O3}]\cdot dm^{-3}</ce>
= 7 \times 10^{-2}\mathrm{mol}^{3}\cdot\mathrm{dm}^{-3}</math>
 
高い[[電気伝導度]]を示し、25 ℃ における比電気伝導度は 3.72 &times; 10<sup>−2</sup> &Omega;<sup>−1</sup> &middot; cm<sup>−1</sup> であり、純硫酸よりさらに高い<ref name=Cotton />。
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=== 硝酸の水和 ===
硝酸の第一[[水和]][[エンタルピー]]変化および溶解エンタルピー変化は以下の通りであり、[[過塩素酸]]および硫酸などより発熱量は少ない<ref name=Parker>D.D. Wagman, W.H. Evans, V.B. Parker, R.H. Schumm, I. Halow, S.M. Bailey, K.L. Churney, R.I. Nuttal, K.L. Churney and R.I. Nuttal, The NBS tables of chemical thermodynamics properties, J. Phys. Chem. Ref. Data 11 Suppl. 2 (1982)</ref>。
: <ce>{HNO3(l)} + H2O(l)\ \overrightarrow\longleftarrow\ \ HNO3 \cdot H2O(l)\ , </ce><math>\ \Delta H^\circ = -13.53 \rm{\ kJ \cdot mol^{-1}}</math>
:<math>\mathrm{HNO_3 (l)
+ H_2 O (l)
\quad \overrightarrow\longleftarrow \quad
HNO_3 \cdot H_2 O(l)},
\qquad \mathit{\Delta} H^\circ = -13.53 ~ \mathrm{kJ \cdot mol^{-1}}.</math>
 
: <ce>{HNO3(l)}\ \overrightarrow\longleftarrow\ {H^+(aq)} + NO3^-(aq)\ ,</ce><math>\ \Delta H^\circ = -33.26 \rm{\ kJ \cdot mol^{-1}}</math>
:<math>\mathrm{HNO_3(l)
\quad \overrightarrow\longleftarrow \quad
H^+ (aq) + NO_3^- (aq)},
\qquad \mathit{\Delta} H^\circ = -33.26 ~ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}</math>
 
=== 水溶液中の電離平衡 ===
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希薄水溶液中における[[標準酸化還元電位]]は以下の通りである。
:<ce>{NO3^-(aq)} + {2H^+(aq)} + 2 \mathit{e}^-\ =\ {NO2^-(aq)} + H2O(l)\ ,</ce><math> E^\circ = 0.832 ~ \rm{V}</math>
 
: <mathce>\mathrm{NO_3NO3^-(aq)} + 2 H{10H^+(aq)} + 28 \mathit{e}^-\ =\ {NH4^+(aq)} + 3H2O(l)\ ,</ce><math>E^\circ = 0.883 \rm{V}</math>
= NO_2^- (aq) + H_2 O (l)},
\qquad E^\circ = 0.832 ~ \mathrm{V}</math>
 
:<math>\mathrm{NO_3^- (aq) + 10 H^+ (aq) + 8 e^-
= NH_4^+ (aq) + 3 H_2 O (l)},
\qquad E^\circ = 0.883 ~ \mathrm{V}</math>
 
硝酸イオンは白金電極を用いた水溶液の[[電解]]により[[陰極]]で[[アンモニア]]まで還元される。