硝酸鹽
提示：此條目的主題不是亞硝酸鹽（Nitrite，NO2−）。硝酸鹽是一個多原子離子其分子式NO3−和分子量62.0049克/mol。關於含有機官能團RONO2的物質，參見硝酸酯。
| 硝酸鹽 | |
|---|---|
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| 系統名 Nitrate | |
| 識別 | |
| CAS號 | 14797-55-8 
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| PubChem | 943 |
| ChemSpider | 918 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYAI |
| ChEBI | 17632 |
| 性質 | |
| 化學式 | NO3− |
| 莫耳質量 | 62.004 g·mol⁻¹ |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
結構
與碳酸根離子類似，硝酸根離子的分子構型是平面三角形，並且具有以下共振式：
製備
硝酸與金屬、金屬氧化物或碳酸鹽反應是最簡單的製備硝酸鹽的方法。某些含水的硝酸鹽如Be(NO3)2，Mg(NO3)2和Cu(NO3)2加熱後會分解 ，因此得不到相應的無水硝酸鹽。無水硝酸鹽可通過下列途徑製得：[1]
- 在液態N2O4中反應：
- Ni(CO)4 + N2O4 → Ni(NO3)2 + 2NO + 4CO
- 在純HNO3-N2O5或液態N2O5中反應：
- TiCl4 + 4N2O5 → Ti(NO3)4 + 2N2O4 + 2Cl2
- TiCl4 + 4ClNO3 −(-80℃)→ Ti(NO3)4 + 2Cl2
某些金屬還可形成通式為MOx(NO3)y的鹼式硝酸鹽，如BiO(NO3)2。
大多數硝酸鹽為離子型晶體，易溶於水。某些無水鹽具有揮發性。
性質
熱不穩定性
硝酸鹽分解的產物可以分為以下幾類：
- 2 KNO3 → 2 KNO2 + O2↑
- 2 Pb(NO3)2 → 2 PbO + 4 NO2↑ + O2↑
- 4 Bi(NO3)3 → 2 Bi2O3 + 12 NO2↑ + 3 O2↑
- Th(NO3)4 → ThO2 + 4 NO2 + O2↑
- 金屬活動性位於Cu之後的產生金屬單質：
- 2 AgNO3 → 2 Ag + 2 NO2↑+ O2↑
- 含有還原性陽離子的硝酸鹽熱分解時，會和硝酸根發生氧化還原反應：
- NH4NO3 → N2O、N2 + ……
- Mn(NO3)2 → MnO2 + ……
- Ce(NO3)3 → CeO2 + ……
- 需要注意的是，一些物質在分解至最終產物之前，會產生中間產物，如La(NO3)3 → LaONO3 → La2O3等。
- 銅(II)、鈦(IV)、鈷(III)、鋯(IV)的無水硝酸鹽受熱可以以氣態的形式存在。
氧化性
硝酸鹽都是氧化劑，其固態或液態的氧化性遠大於溶液中的氧化性。如硝酸鉀溶液和碳不會反應，但是硝酸鉀固體和碳加熱，會劇烈反應（反應熱使硝酸鉀熔化）。
檢驗
硝酸根離子可在酸性介質中，通過和鐵（II）反應產生棕色環加以定性檢出。參見棕色環實驗。
總反應為：
- 3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O
雖然該反應已有很久的歷史，但其機理卻是不久前經分光光度法及電位滴定法的系統研究後才弄清楚的：[2]
- Fe2+ + NO3− + 2H+ → Fe3+ + NO2 + H2O
- Fe2+ + NO2 + H+ → Fe3+ + HNO2
- Fe2+ + HNO2 + H+ → Fe3+ + NO + H2O
- Fe2+ + NO → FeNO2+
- 2NO2 + H2O → HNO2 + NO3− + H+
- 2HNO2 → NO + NO2 + H2O
- NO + NO3− + H+ → NO2 + HNO2
其中棕色環是由FeNO2+（第四步）引起的，速控步則是最後一步。
硫酸-二苯胺法也能用於硝酸根的檢驗。
配位化合物
硝酸根和金屬離子可以按多種方式配位，包括單齒、雙齒、叄齒或端梢、橋式等。
參見
參考文獻
- ^ 張青蓮等。《無機化學叢書》第四卷 氮磷砷分族。北京：科學出版社。
- ^ I. R. Epstein, K. Kustin and L. J. Warshaw, J. Am. Chem. Soc. 102:3751 (1980).