硝酸鹽

提示：此條目的主題不是亞硝酸鹽（Nitrite，NO₂⁻）。

硝酸鹽（英語：nitrate）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
系統名 Nitrate
識別
CAS號	14797-55-8  Y
PubChem	943
ChemSpider	918
SMILES	[N+](=O)([O-])[O-]
InChI	1/NO3/c2-1(3)4/q-1
InChIKey	NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYAI
ChEBI	17632
性質
化學式	NO3−
摩爾質量	62.004 g·mol⁻¹
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

硝酸根離子，其中氮氧鍵介於單雙鍵之間。

許多金屬都能形成硝酸鹽，包括無水鹽或水合物。

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

• 與鹵素的硝酸鹽在低溫反應。如硝酸氯ClNO₃：

TiCl₄ + 4ClNO₃ −(-80℃)→ Ti(NO₃)₄ + 2Cl₂

某些金屬還可形成通式為MO_x(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：

• 鹼金屬和鹼土金屬的硝酸鹽分解產生亞硝酸鹽和氧氣：

2 KNO₃ → 2 KNO₂ + O₂↑

• 金屬活動性順序表在銅之前的其他硝酸鹽分解產生金屬氧化物和氮氧化物：

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

• 硝酸酯
• 硝酸

參考文獻

1. 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。
2. I. R. Epstein, K. Kustin and L. J. Warshaw, J. Am. Chem. Soc. 102:3751 (1980).