硝酸:化學一元無機強酸-中文百科頻道

發現曆史

公元八世紀，阿拉伯煉金術士賈比爾·伊本·哈揚（Jabiribn Hayyan）在幹餾硝石的時候發現并制得了硝酸，這是人類關于硝酸最早的記錄。

1905年，挪威出現了電弧法生産硝酸的工廠，這是曆史上最早的硝酸工業化嘗試。

1908年，德國建成了以鉑網為催化劑的日産能力3噸的硝酸廠。

1913年，合成氨問世，氨氧化法生産硝酸開始進入工業化階段，至今依然是世界上生産硝酸的主要方法。

1935年，在中國化學家侯德榜的領導下，中國建成了第一座兼産合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的聯合企業-永利甯廠。

中國硝酸工業的發展

1935年，在中國化學家侯德榜的領導下，中國建成了第一座兼産合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的聯合企業-永利甯廠（現南京化學工業公司）。

1937年2月，永利甯廠第一次生産出優質的硝酸，但開工不到半年就遇上日本發動侵華戰争。由于硝酸與國防工業密切相關，日方多次威逼永利甯廠合作，均遭侯德榜拒絕，因此工廠遭日機轟炸而停産。1945年8月日本投降後，硝酸生産逐漸恢複，但仍然處于十分落後的狀态，在1949年，中國的硝酸生産企業隻有兩家：永利甯廠和大連化學廠（現大連化學工業公司），

1951年5月，大連化學廠的煉焦、合成氨、硝酸和硫酸等車間的生産得到了全面的恢複，産出了硝酸産品。

1952～1958年之間，中國先後在吉林、蘭州、太原等地建成了綜合法硝酸裝置，其中蘭州化學工業公司的濃硝酸在1997年之前的幾十年裡一直蟬聯着中國最大裝置的桂冠。

1980年起，中國國内硝酸産業的發展開始加速，總産量每年以10%～15%的速度增長。特别是90年代後期，中國的硝酸工業進入蓬勃發展時期，總産量年增速達到了15%～20%。但這個時期中國硝酸生産技術仍然比較落後，早期的常壓法、綜合法工藝裝置多為淘汰型生産線，高壓法裝置全部靠進口國外的二手設備。不久，山西化肥廠（現天脊集團）從國外引進了中國第一套雙加壓硝酸裝置，從此中國的硝酸工業開始向國際先進行列邁進。

1999年，西安陝鼓動力股份有限公司成功研制出中國第一套“四合一”機組，并應用于雲南雲峰化學工業公司，從此加快了中國硝酸雙加壓工藝國産裝備向國際先進水平進軍的步伐。雲南雲峰化學工業公司作為第一個使用國産化“四合一”機組的硝酸生産企業，堅定了中國國内硝酸生産企業選擇國産裝備的信心。

2000年後，中國的硝酸工業進入高速發展期，年總産量以高于18%的速度快速增長，擁有各種種類、規模不等的生産廠家約60多家。

2007年11月，中國第一套在滿負荷生産條件下實現副産蒸汽自足、還能富餘外供蒸汽的國産化雙加壓法硝酸裝置在新鄉市永昌化工有限責任公司誕生，标志着中國自己研制的國産硝酸裝置完全能夠替代進口，中國國内硝酸工業擺脫了對進口裝備的依賴。

存在分布

自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮或微生物生命活動放出二氧化氮形成。人類活動也産生氮氧化物，全世界人為污染源每年排出的氮氧化物大約為5300萬噸，這些氮氧化物也會形成硝酸。硝酸性質不穩定，因而無法在自然界長期存在，但硝酸的形成是氮循環的一環。

分子結構

硝酸分子為平面共價分子，中心氮原子sp2雜化，未參與雜化的一個p軌道與兩個端氧形成三中心四電子鍵。硝酸中的羟基氫與非羟化的氧原子形成分子内氫鍵，這是硝酸酸性不及硫酸、鹽酸，熔沸點較前兩者低的主要原因。

鍵長：

O-N：119.9pm；O'-N：121.1pm；O-H：96.4pm；N-OH：140.6pm。

鍵角：

O'-N-O：130.27°；O-N-OH：113.85°；O'-N-OH：115.88°；N-O-H：102.2°。

毒理防範

危險性

與硝酸蒸氣接觸有很大危險性。硝酸溶液及硝酸蒸氣對皮膚和粘膜有強刺激和腐蝕作用。濃硝酸煙霧可釋放出五氧化二氮（硝酐）遇水蒸氣形成酸霧，可迅速分解而形成二氧化氮，濃硝酸加熱時産生硝酸蒸氣，也可分解産生二氧化氮，吸入後可引起急性氮氧化物中毒。人在低于12ppm（30mg/m³）左右時未見明顯的損害。吸入可引起肺炎。大鼠吸入LC5049ppm/4小時。國外報道3例吸入硝酸煙霧後短時間内無呼吸道症狀。

4-6h後進行性呼吸困難。入院後均有發绀及口、鼻流出泡沫液體。給機械通氣及100%氧氣吸入。在24h内死亡。經屍檢，肺組織免疫組織學分析及電鏡檢查表明細胞損傷可能由于二氧化氮的水合作用産生自由基所引起的，此種時間依賴的作用可能是遲發性肺損傷症狀的部分原因。吸入硝酸煙霧可引起急性中毒。口服硝酸可引起腐蝕性口腔炎和胃腸炎，可出現休克或腎功能衰竭等。

侵入途徑：吸入、食入。

健康危害：吸入硝酸氣霧産生呼吸道刺激作用，可引起急性肺水腫。口服引起腹部劇痛，嚴重者可有胃穿孔、腹膜炎、喉痙攣、腎損害、休克以及窒息。眼和皮膚接觸引起灼傷。慢性影響：長期接觸可引起牙齒酸蝕症。

環境危害：對環境有害。

燃爆危險：助燃。與可燃物混合會發生爆炸。

急救措施

皮膚接觸：立即脫去污染的衣着，用大量流動清水沖洗20～30分鐘。如有不适感，就醫。

眼睛接觸：立即提起眼睑，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗10～15分鐘。如有不适感，就醫。

吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。呼吸、心跳停止，立即進行心肺複蘇術。就醫。

食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。

洩漏應急措施

應急處理：根據液體流動和蒸氣擴散的影響區域劃定警戒區，無關人員從側風、上風向撤離至安全區。建議應急處理人員戴正壓自給式呼吸器，穿防酸堿服。作業時使用的所有設備應接地。穿上适當的防護服前嚴禁接觸破裂的容器和洩漏物。盡可能切斷洩漏源。防止洩漏物進入水體、下水道、地下室或密閉性空間。噴霧狀水抑制蒸氣或改變蒸氣雲流向，避免水流接觸洩漏物。勿使水進入包裝容器内。

小量洩漏：用幹燥的砂土或其它不燃材料覆蓋洩漏物。大量洩漏：構築圍堤或挖坑收容。用飛塵或石灰粉吸收大量液體。用農用石灰(CaO)、碎石灰石(CaCO3)或碳酸氫鈉(NaHCO3)中和。用抗溶性泡沫覆蓋，減少蒸發。用耐腐蝕泵轉移至槽車或專用收集器内。

制備方法

工業合成

氨氧化法

硝酸工業與合成氨工業密接相關，氨氧化法是工業生産中制取硝酸的主要途徑，其主要流程是将氨和空氣的混合氣（氧：氮≈2:1）通入灼熱（760～840℃）的鉑铑合金網，在合金網的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）。生成的一氧化氮利用反應後殘餘的氧氣繼續氧化為二氧化氮，随後将二氧化氮通入水中制取硝酸。（PS：原料二氧化氮是由氨氧化而得，因此硝酸工業與制氨工業密不可分。）稀硝酸、濃硝酸、發煙硝酸的制取在工藝上各不相同。

工業上也曾使用濃硫酸和硝石制硝酸，但該法耗酸量大，設備腐蝕嚴重，現基本停止使用。

實驗室制法

原料：濃硫酸，硝酸鈉

設備：燒瓶，玻璃管，燒杯，橡皮塞，加熱設備（酒精燈，煤氣燈等）

步驟：燒瓶中加入沸石，濃硫酸，硝酸鈉。置于鐵架台上的鐵圈上，鐵圈下隔石棉網放置加熱設備，燒瓶口用帶有玻璃管的橡皮塞塞住，玻璃管用橡皮管相連，另一頭置于有水的燒杯中。注意事項：加熱硫酸需要用沸石以防止硫酸暴沸，玻璃管連接處要盡量挨在一起，防止反應生成的NO2洩露，制備完成後要用堿中和瓶中物質，以免污染環境。

應用領域

1.作為硝酸鹽和硝酸酯的必需原料，硝酸被用來制取一系列硝酸鹽類氮肥，如硝酸铵、硝酸鉀等；也用來制取硝酸酯類或含硝基的炸藥。

2.由于硝酸同時具有氧化性和酸性，硝酸也被用來精煉金屬：即先把不純的金屬氧化成硝酸鹽，排除雜質後再還原。硝酸能使鐵鈍化而不緻繼續被腐蝕。還可供制氮肥、王水、硝酸鹽、硝化甘油、硝化纖維素、硝基苯、苦味酸等.

3.将甘油放和濃硝酸、濃硫酸中，會生成硝化甘油。這是一種無色或黃色的透明油狀液體，是一種很不穩定的物質，受到撞擊會發生分解，産生高溫，同時生成大量氣體。氣體體積驟然膨脹，産生猛烈爆炸。所以硝化甘油是一種烈性炸藥。

4.硝化炸藥軍事上用得比較多的是2,4,6-三硝基甲苯（TNT）。它是由甲苯與濃硝酸和濃硫酸反應制得的，是一種黃色片狀物，具有爆炸威力大、藥性穩定、吸濕性小等優點，常用做炮彈、手榴彈、地雷和魚雷等的炸藥，也可用于采礦等爆破作業。有機合成原料，濃硝酸可将苯、蒽、萘和其他芳香族化合物硝化制取有機原料。如硝酸和硫酸的混酸（工業上常用由30%與苯反應，生成硝基苯，再加氫生成苯胺，它是合成染料、醫藥、農藥的中間體。制造草酸，以農作物廢料如玉米蕊、甘蔗渣、谷殼、花生殼等為原料與硝酸反應，制取草酸，硝酸與丙烯或乙烯、乙二醇作用也可制取草酸。

存儲運輸

操作

密閉操作，注意通風。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩），穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。防止蒸氣洩漏到工作場所空氣中。避免與還原劑、堿類、醇類、堿金屬接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。

儲存

儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過30℃，相對濕度不超過80%。保持容器密封。應與還原劑、堿類、醇類、堿金屬等分開存放，切忌混儲。儲區應備有洩漏應急處理設備和合适的收容材料。

運輸

鐵路槽車裝載，其中鉛槽車用以輸送98%濃硝酸，稀硝酸應用不鏽鋼或玻璃鋼增強塑料槽車或儲罐輸送或儲存。少量采用耐酸陶瓷壇或玻璃瓶包裝，每壇淨重33-40kg。濃硝酸采用耐酸泥封口，稀硝酸采用石膏封口。每壇裝入襯有細煤渣或細礦渣等物的堅固木箱中，以便運輸。包裝上應有明顯的“腐蝕性物品”标志。因鋁的表面有一層氧化膜，起了鈍化作用，而且經濟，所以鋁是硝酸理想的容器。個體防護禁止皮膚直接接觸，作業操作時應帶耐酸堿手套，口罩，以及其他勞保用品。