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「超硝酸」：修訂間差異

出自锑星百科
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==基本介绍==
-{H|鉲; zh-hans:鉲; zh-hant:鉲; zh-cn:鉲; zh:鉲;}-
超硝酸，化学式(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>，英文为Hypernitric acid.又称作超硝镪水,超过氧亚硝酸。超硝酸是一种较常见的强酸，它的发现与著名超理学家赵明毅有着密不可分的关系.


==成分==
'''超硝酸'''，化学式(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>，英文为Hypernitric acid，又称作超硝镪水，是[[超过氧亚硝酸]]的同分异构体。超硝酸是一种较常见的超强酸，其pKa1可达-∞，它的发现与著名超理学家[[赵明毅]]有着密不可分的关系。
超硝酸由氢、氮、氧元素组成。
 
在超硝酸中，各元素的质量分数如下：H:1.587%    N:22.222%    O:76.190%.
== 结构 ==
 
=== 脱氧超硝酸<ref name=":0">https://tieba.baidu.com/p/6585919321</ref> ===
在介绍超硝酸的结构之前，有必要先介绍一个理论结构——脱氧超硝酸
 
公元约1020年（约1000年前），锑星科学家███·█·████在猜想超盐酸的结构时，提出这一理想结构模型“脱氧超硝酸”。
 
“脱氧超硝酸”分子由10个N原子和10个H原子构成，其中N-N之间形成魔键，且N为3价，原子之间必须由单魔键相连。
 
███·█·████解释道：“我只是创造出了一个我认为可行的理论模型，超硝酸的结构可能达到10<sup>4</sup>种，甚至比这个还要高出几个数量级。原因是在我们发现的许多含氧聚合物中，氧原子的位置是十分随意的，而当氧原子的位置发生改变时，其化学性质和物理性质几乎相同……”
 
“……所以我们只需将氧原子脱去，只看其他的原子，就能推算出超硝酸的结构。”
 
=== 可行结构构造<ref name=":0" /> ===
[[File:脱氧超硝酸.jpg|缩略图|脱氧超硝酸|234x234像素]][[File:超硝酸.jpg|缩略图|构造出的超硝酸结构|249x249像素]]
脱氧超硝酸是一种假象的分子结构，其目的是为了推算出超硝酸的可行结构，实验表明，这种物质在0-10<sup>16</sup>ZMY强度下的锑场下均不能稳定存在。
 
如图，一个丁环和其三个分支，构成的脱氧超硝酸分子(HN)<sub>10</sub>
 
然后如果我们插入羟基（-OH），或者在N-N魔键之间插入O原子，均不会影响N、H原子的数量，这就是脱氧超硝酸的用途。
 
脱氧超硝酸能将几百种、甚至几千种超硝酸的可行结构简化，然后以插入氧原子和羟基的方法得到超硝酸分子。
 
如图，这是一个用上述脱氧超硝酸结构生成的超硝酸，（科学家推测这是最稳定、也是最常见的一种）。
===关于结构中的氧原子===
超硝酸分子并不是简单地由10个硝酸分子构成的，它的形成有过氧键的参与。
超硝酸分子并不是简单地由10个硝酸分子构成的，它的形成有过氧键的参与。
超硝酸分子为平面结构，氮原子以sp2的杂化轨道分别和3个氧原子的p轨道成了三个σ单键，余下一个pπ轨道中的一个电子和1个氧原子pπ轨道中的单电子形成离域π键，此时形成的是硝酸分子，但由于其中一个氧原子仅与氮原子成单键，因此该硝酸分子有强烈结合另一孤电子的趋势。之后这个硝酸分子中的氧与另一个硝酸分子中的一个氧原子通过σ键结合，形成过氧键，此时存在形式为(HNO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>。但后来的硝酸分子中只剩一个可结合电子的氧（另一个氧需要和另一个硝酸分子中的氧结合，还有一个正常的氧，与氮、氢原子结合，这个氧以后忽略），且这个氧只能与该硝酸分子中的N成一个σ单键，于是就成了这种形态：
:H-O-N(=O)-O-O-(-O)N-O-H
继续结合，直到(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>形成时第一个硝酸分子中的双键成π键的一个突然被打开，与最后一个硝酸分子中只与氮原子成了单键，而又不与氢成键的O原子以σ键结合，于是乎，超硝酸分子便成了环状的平面分子结构：(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>
该过氧键键长较长：为178pm，故其氧化性很强。
细心的读者一定会发现：不对啊，一个氮与氧共用的电子对只有3对啊！没错，这就是它的别名是“超过氧亚硝酸”的原因，氮其实呈3价，氧有-1，-2两种价态，氧化性不体现在氮原子上，而主要体现在过氧键上，但习惯起见还是认为氮5价，氧2价；至于它与有机物发生的硝化反应，以及其他被还原为二氧化氮的反应，可以认为超硝酸既是氧化剂，又是还原剂（氮回归到5价或4价，氧回归到－2价），但一般只把它看作氧化剂。


==理化常数及编号==
==理化常数及编号==
*危规号：GW810020 M.I.30,66080
*危规号：GW810020 M.I.30,66080
*分子量：630.1
*分子量：630.1
*熔点：－41.59℃
*熔点：-41.59℃
*沸点：分解
*沸点：分解
*密度：15.0269g/cm2
*密度：15.0269g/cm<sup>3</sup>
*溶解度：混溶
*溶解度：混溶
*分解热：25KJ/mol
*分解热：25KJ/mol
*标准摩尔生成焓：ΔHΘ=2.2×10^4KJ/mol
*标准摩尔生成焓：ΔHΘ=2.2×10<sup>4</sup>KJ/mol
*标准生成自由能：ΔGΘ=2.164×10^4KJ/mol
*标准生成自由能：ΔGΘ=2.164×10<sup>4</sup>KJ/mol
*标准熵：SΘ=1.2×10^3KJ/mol
*标准熵：SΘ=1.2×10<sup>3</sup>KJ/mol
*比热容：c=3.4×10^3J/(kg·K)
*比热容：c=3.4×10<sup>3</sup>J/(kg·K)
*乙醇中溶解度：混溶
*乙醇中溶解度：混溶
*溶解热：ΔHsol=－2.37×10^4
*溶解热：ΔHsol=-2.37×10<sup>4</sup>
*电离热：－2.73×10^3KJ/mol
*电离热：-2.73×10<sup>3</sup>KJ/mol
*分解温度：65％浓度在101千帕下，37摄氏度时开始分解
*分解温度：65%浓度在101千帕下，37摄氏度时开始分解
*标准电极电势：(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub><sup>10-</sup>+20H<sup>+</sup>+10e-==10NO<sub>2</sub>+10H<sub>2</sub>O：EΘ=2.100V
*标准电极电势：(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub><sup>10-</sup>+20H<sup>+</sup>+10e-==10NO<sub>2</sub>+10H<sub>2</sub>O：EΘ=2.100V


==性状==  
==性状==
该品为无机化学强腐蚀性物品，纯品为无色液体，有刺激性酸味，极易吸收空气中水分，极易溶于水或乙醇并放出大量的热，其溶液呈极强的酸性，在夺取质子能力弱的溶剂如无水甲醇中，与其他超强酸相比，它的强度便显示出来，在《普通光学放大镜<ref>普通光学放大镜：这是一种特殊的，放大倍数0.002～0.001之间的，能观察到分子、原子、离子的放大镜，最初由 超理继承人1号 制成，为此他获得2078年“挪杯儿”物理学奖。</ref>》①下，找不到未离解的(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>或HNO3分子，因此可以看作是：『真正的完全电离』，一个超硝酸分子可以完全电离出10个水合氢离子和10个硝酸根离子：
该品为无机化学强腐蚀性物品，纯品为无色液体，有刺激性酸味，极易吸收空气中水分，极易溶于水或乙醇并放出大量的热。
 
其溶液呈极强的酸性（但是弱于超硫酸和超盐酸，原因是硝酸的pKa值（-2.0）大于硫酸（-2.8）和盐酸（-8.0）），在夺取质子能力弱的溶剂如无水甲醇中，与其他超强酸相比，它的强度便显示出来，在《普通光学放大镜<ref>普通光学放大镜：这是一种特殊的，放大倍数0.002~0.001之间的，能观察到分子、原子、离子的放大镜，最初由超理继承人1号制成，为此他获得2078年[[挪杯儿奖]]。</ref>》下，找不到未离解的(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>或HNO3分子，因此可以看作是真正的完全电离。
 
一个超硝酸分子可以完全电离出10个水合氢离子和10个硝酸根离子：
:10H<sub>2</sub>O+(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==10H3O(+)+10NO3-
:10H<sub>2</sub>O+(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==10H3O(+)+10NO3-
安提莫尼光谱<ref>即Antimony光谱，一种特殊的，具有透视性的，能扫描出微观粒子状态的光谱，最初由超理继承人4号发现，并广泛应用。</ref>测得：无论其表观电离度，还是其有效电离度，只要在有足够溶剂分子存在下，它的电离度总是无限接近100%，0.1mol/L溶液pH=0。
品无色，易挥发，但因工业品中会混有大量的HNO<sub>3</sub>分子，而HNO<sub>3</sub>在(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>中极易分解，因此高浓度该品可能呈红棕色。一般商品纯超硝酸的浓度为96%~98%，商品浓超硝酸浓度为65%~68%，密度为11.62kg/L，还可在纯超硝酸中溶解N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>或NO<sub>2</sub>，因挥发在空气中易形成酸雾，通常称其为发烟超硝酸，它比纯超硝酸具有更强的氧化性，可作火箭燃料的氧化剂。
==化学性质==
超硝酸是一种超强酸，它除了具有酸的通性外，还有它本身的特性.
===不稳定性===
超硝酸不稳定，易分解。不仅超硝酸沸腾时分解，室温下见强光也会分解，受热时分解更快：
:2(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==20NO<sub>2</sub>↑+5O<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O ΔH=-280KJ·mol<sup>-1</sup>
超硝酸越浓，越易分解，分解出的二氧化氮溶于超硝酸中使酸呈黄色。为防止超硝酸分解，常贮藏于内层镀钫<ref>这里指的是钫-194，钫的最稳定的放射性同位素，半衰期为255年，最初由超理继承人127号用铹-256的质子轰击砹-202的中子的方法制得。</ref>的棕色瓶中，低温暗处保存。
   
   
安提莫尼光谱<ref>即Antimony光谱，一种特殊的，具有透视性的，能扫描出微观粒子状态的光谱，最初由 超理继承人4号 发现，并广泛应用。</ref>测得：无论其表观电离度，还是其有效电离度，只要在有足够溶剂分子存在下，它的电离度总是无限接近100％，0.1mol/L溶液pH=0。该品无色，易挥发，但因工业品中会混有大量的HNO3分子，而HNO3在(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>中极易分解，因此高浓度该品可能呈红棕色。一般商品纯超硝酸的浓度为96％～98％，商品浓超硝酸浓度为65％～68％，密度为11.62kg/L，还可在纯超硝酸中溶解N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>或NO<sub>2</sub>，因挥发在空气中易形成酸雾，通常称其为发烟超硝酸，它比纯超硝酸具有更强的氧化性，可作火箭燃料的氧化剂。  
===氧化性===
超硝酸是一种极强的氧化剂，氧化性远强于超硫酸，无论浓、稀超硝酸均具有极强的氧化性，它能和所有金属和除氟、氧、氮及氦之外的所有非金属发生氧化还原反应，而且反应常常是很猛烈的，伴随着燃烧和爆炸。


超硝酸是一种超强酸，它除了具有酸的通性外，还有它本身的特性：
===='''与非金属反应'''====
*超硝酸的不稳定性：超硝酸不稳定，易分解。不仅超硝酸沸腾时分解，室温下见强光也会分解，受热时分解更快：
超硝酸与非金属反应时，通常发生爆炸性剧烈反应，而且总是将它们氧化为最高价的含氧酸，而自身则被还原为二氧化氮。
:2(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==20NO<sub>2</sub>↑＋5O2↑＋10H<sub>2</sub>O－280KJ
:7(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5Cl<sub>2</sub>==10HClO<sub>4</sub>+70NO<sub>2</sub>+3H<sub>2</sub>O
:超硝酸越浓，越易分解，分解出的二氧化氮溶于超硝酸中使酸呈黄色。为防止超硝酸分解，常贮藏于内层镀钫<ref>这里指的是钫－194，钫的最稳定的放射性同位素，半衰期为255年，最初由 超理继承人127号 用铹－256的质子轰击砹－202的中子的方法制得。</ref>的棕色瓶中，低温暗处保存。
:3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5S==5H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O
*超硝酸的氧化性：超硝酸是一种极强的氧化剂，无论浓、稀超硝酸均具有极强的氧化性，它能和所有金属和除氟、氧、氮及氦之外的所有非金属发生氧化还原反应，而且反应常常是很猛烈的，伴随着燃烧和爆炸。但由于超硝酸的氧化性和超硝酸根离子的配位性太强，导致金属钫在其中发生钝化，生成一种特别稳定的配合物：
:7(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5I<sub>2</sub>==10H<sub>5</sub>IO<sub>6</sub>+70NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O
:(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+Fr==H10Fr(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>[超硝酸根合超钫酸，无色]
:如果是特别浓的超硝酸，则会出现Br<sub>4</sub><sup>8+</sup>（深红色），I<sub>3</sub><sup>11+</sup>（蓝色），S<sub>8</sub><sup>24+</sup>（桔红色）等奇怪的非金属阳离子，这些阳离子会在超硝酸浓度降低时剧烈水解。
:因此，可用内层镀钫的容器贮存，或用室温下呈固态的O6（┻氧┳）盛装超硝酸。


超硝酸与非金属反应时的情况：
===='''与金属反应'''====
:7(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5Cl2==10HClO4+70NO<sub>2</sub>+3H<sub>2</sub>O
无论浓、稀超硝酸与金属反应，皆被还原为NO<sub>2</sub>:  
:3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5S==5H2SO4+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O
:7(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+5I2==10H5IO6+70NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O
超硝酸与非金属反应时，通常发生爆炸性剧烈反应，而且总是将它们氧化为最高价的含氧酸，而自身则被还原为二氧化氮。
超硝酸和金属反应时，无论浓、稀超硝酸与金属反应，皆被还原为NO<sub>2</sub>:  
:12(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+10Pt==[Pt(NO<sub>3</sub>)6]<sub>10</sub>+60NO<sub>2</sub>↑+60H<sub>2</sub>O
:12(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+10Pt==[Pt(NO<sub>3</sub>)6]<sub>10</sub>+60NO<sub>2</sub>↑+60H<sub>2</sub>O
:4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+10Na==[Na(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>]10[超硝酸高钠，钠＋2价]+20NO<sub>2</sub>↑+20H<sub>2</sub>O『危险！！！切勿尝试！！！』
:4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+10Na==[Na(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>]<sub>10</sub>[超硝酸高钠，钠＋2价]+20NO<sub>2</sub>↑+20H<sub>2</sub>O（危险！！！切勿尝试！！！）
 
但由于超硝酸的氧化性和超硝酸根离子的配位性太强，导致金属[[钫]]在其中发生钝化，生成一种特别稳定的配合物：
:(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+Fr==H<sub>10</sub>Fr(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>[超硝酸根合超钫酸，无色]
 
因此，可密封于内层镀钫的棕色瓶中保存，[[铯]]和[[时科]]也有此特性，或用室温下呈固态的O<sub>6</sub>（┻氧┳）盛装超硝酸。


除钫外，其它以超硝酸根为配体的配合物只能在低温低压下制得  
除钫外，其它以超硝酸根为配体的配合物只能在低温低压下制得。
超硝酸与Sn,Cr,Ge,Mo,W,U等偏酸性的金属反应时，生成含氧酸或含水化合物：  
超硝酸与Sn,Cr,Ge,Mo,W,U等偏酸性的金属反应时，生成含氧酸或含水化合物：  
:5Sn+2(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+xH<sub>2</sub>O==5SNO<sub>2</sub>·xH<sub>2</sub>O+20NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  
:5Sn+2(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+xH<sub>2</sub>O==5SnO<sub>2</sub>·xH<sub>2</sub>O+20NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  
:5Mo+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5H2MoO4+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  
:5Mo+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5H2MoO4+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  
:5W+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5H2WO4+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  
:5W+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5H2WO4+30NO<sub>2</sub>↑+10H<sub>2</sub>O  


浓超硝酸与稀有气体Ne反应：  
===='''与稀有气体反应'''====
浓超硝酸与稀有气体Ne反应：
:15Ne+(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5NeN2+10NeO3+5H<sub>2</sub>
:15Ne+(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==5NeN2+10NeO3+5H<sub>2</sub>
 
浓超硝酸与浓超盐酸[(HCl)10]按物质的量之比1：3的比例混合即得'''超王水'''[Hypernitrohyperhydrochloric acid]，它能与几乎所有物质发生反应，也能溶解超盐酸所不能溶解的金属铯和超硝酸所不能溶解的金属钫，所以它的盛装便成了一个大问题，现在一般只能在实验室中用固态氟或O6（┻氧┳）盛装；例如与氟化钠反应：  
===超王水===
浓超硝酸与浓[[超盐酸]][(HCl)<sub>10</sub>]按物质的量之比1∶3的比例混合即得'''超王水'''[Hypernitrohyperhydrochloric acid]，它能与几乎所有物质发生反应，也能溶解超盐酸所不能溶解的金属铯和超硝酸所不能溶解的金属钫，所以它的盛装便成了一个大问题，现在一般只能在实验室中用固态氟或O<sub>6</sub>（┻氧┳）盛装。
 
超王水自身便会发生反应：
:(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+3(HCl)<sub>10</sub>==(NOCl)<sub>10</sub>+10Cl2↑+20H<sub>2</sub>O
 
与氟化钠反应：
:130NaF+4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+12(HCl)<sub>10</sub>==[Na(NO3)2]<sub>10</sub>+5F<sub>2</sub>↑+12Na10Cl10+20H<sub>2</sub>O+20NO<sub>2</sub>↑+12(HF)<sub>10</sub>[超氟化氢，无色]  
:130NaF+4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+12(HCl)<sub>10</sub>==[Na(NO3)2]<sub>10</sub>+5F<sub>2</sub>↑+12Na10Cl10+20H<sub>2</sub>O+20NO<sub>2</sub>↑+12(HF)<sub>10</sub>[超氟化氢，无色]  
超王水自身便会发生反应：
:(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>+3(HCl)<sub>10</sub>==(NOCl)<sub>10</sub>+10Cl2↑+20H<sub>2</sub>O
超硝酸与超氢氟酸的混合酸也具有强氧化性，易形成超强的氟络合物，它能使氧氧化到正6价，因其氧化性太强，一般只能用固态氟盛装。


*超硝酸的硝化性  
===超氟王水===
超硝酸与超硫酸的混合酸在有机反应中常作超强的硝化剂，在常温下就可把三硝基苯硝化为六硝基苯：  
超硝酸与[[超氢氟酸]]的混合酸，同样具有强氧化性，易形成超强的氟络合物。它能使氧氧化到正6价，因其氧化性太强，一般只能用固态氟盛装。
:10C6H3(NO<sub>2</sub>)3+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==[(H2SO4)10]==10C6(NO<sub>2</sub>)6+30H<sub>2</sub>O  
 
或把立方辛烷硝化为八硝基立方烷：  
===超硝酸的硝化性===
:5C8H8+4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==[(H2SO4)10]==5C8N8O16+40H<sub>2</sub>O
超硝酸与[[超硫酸]]的混合酸在有机反应中常作超强的硝化剂，在常温下就可把三硝基苯硝化为六硝基苯：
因此可用这种方法制备烈性炸药八硝基立方烷。
:10C<sub>6</sub>H<sub>3</sub>(NO<sub>2</sub>)<sub>3</sub>+3(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==[(H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>)<sub>10</sub>]==10C<sub>6</sub>(NO<sub>2</sub>)<sub>6</sub>+30H<sub>2</sub>O
==超硝酸的结构==
 
超硝酸分子为平面结构，氮原子以sp2的杂化轨道分别和3个氧原子的p轨道成了三个σ单键，余下一个pπ轨道中的一个电子和1个氧原子pπ轨道中的单电子形成离域π键，此时形成的是硝酸分子，但由于其中一个氧原子仅与氮原子成单键，因此该硝酸分子有强烈结合另一孤电子的趋势.之后这个硝酸分子中的氧与另一个硝酸分子中的一个氧原子通过σ键结合，形成过氧键，此时存在形式为(HNO3)2，但后来的硝酸分子中只剩一个可结合电子的氧（另一个氧需要和另一个硝酸分子中的氧结合，还有一个正常的氧，与氮、氢原子结合，这个氧以后忽略），且这个氧只能与该硝酸分子中的N成一个σ单键，于是就成了这种形态：
或把立方辛烷硝化为八硝基立方烷：
:H-O-N(=O)-O-O-(-O)N-O-H
:5C<sub>8</sub>H<sub>8</sub>+4(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>==[(H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>)<sub>10</sub>]==5C<sub>8</sub>N<sub>8</sub>O<sub>16</sub>+40H<sub>2</sub>O
继续结合，直到(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>形成时第一个硝酸分子中的双键成π键的一个突然被打开，与最后一个硝酸分子中只与氮原子成了单键，而又不与氢成键的O原子以σ键结合，于是乎，超硝酸分子便成了环状的平面分子结构：(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>
 
该过氧键键长较长：为178pm，故其氧化性很强 。
因此可用这种方法制备烈性炸药[[八硝基立方烷]]。
细心的读者一定会发现：不对啊，与一个硝酸分子中氮共用的电子对只有3对啊！没错，这就是为什么它的别名是“超过氧亚硝酸”的原因，氮其实呈3价，氧有－1，－2两种价态，氧化性不体现在氮原子上，而体现在过氧键上，但习惯起见还是认为氮5价，氧2价；至于它与有机物发生的硝化反应，以及其他被还原为二氧化氮的反应，可以认为超硝酸既是氧化剂，又是还原剂（氮回归到5价或4价，氧回归到－2价），但一般只把它看作氧化剂。
==用途==
==用途==  
超强氧化剂，助燃剂，化工产品原料，制备各种超硝酸盐，有机物硝化剂，炸药制备等很多用途。
超强氧化剂，助燃剂，化工产品原料，制备各种超硝酸盐，有机物硝化剂，炸药制备等很多用途。
==制法==  
 
==制法==
 
=== fa国-意大利阳光法 ===
在制取超盐酸的过程中，我们使用“锑鉲催化法”使HCl分子十聚。那么，我们能否找到一种催化剂来催化HNO3十聚呢？
 
在近1000年的探索过程中，科学家们始终未找到能使HNO<sub>3</sub>十聚的方法，直到近10年，科学家███·█·█████发现碲元素能够催化HNO<sub>3</sub>中N原子的断裂，使它的一个中子发生震动，才使超硝酸的制取成为可能。
 
后来，他真的通过了“某种方法”制得了超硝酸，这种方法被称为“fa国-意大利阳光法”。
 
███·█·█████将意大利的阳光照射到，放在fa国的土地上的一块碲上，这时碲的表面突然不停地闪烁，就像附魔的一样。
 
后来研究发现，这块碲的表面附着了一种类似于“[[RP粒子]]”的新粒子，这种粒子在碲的周围形成了一种“特殊的场”（后被命名为[[碲场]]），这种场与锑场相似，单位ZMY。
 
碲场似乎也能催化一些锑场能够催化的反应，但效果没有锑场好。而且一些在锑场能够稳定存在的物质，放在碲场中就不行。但是碲场在和锑场以及其他物质的共同作用下，能够有效地催化硝酸十聚。而且在碲场中的分子竟会显现出一些“宏观性质”，这一点在后面会说到。
 
科学家███·█·█████将Te丢入马桶里（运回锑星），然后打电话（电话约有51万年的延迟）给负责该项目的锑星科学团队进行现场（没错就是现场）制备(HNO3)<sub>10</sub>。
[[File:超硝酸合成1.jpg|缩略图]]
首先实验员将“附魔”的Te、HNO<sub>3</sub>、SbSb<sub>3</sub>、Cl<sub>2</sub>在-250℃、25ZMY锑场的环境下充分混合，此时，分子间的宏观性质就显现了出来。
 
首先，在较低的锑场环境下，叠锑化锑中的Sb-Sb键的电负性差减小，呈现出类似“共价键”的性质，此时SbSb<sub>3</sub>中的一个Sb原子变成+5价，其他三个变成-3价。
 
然后在低温环境下，叠锑化锑夺走（4个）N-O双键的（1个）键，使得[[叠锑化锑]]的所有锑原子全部变为5价，其中两个锑原子以魔键（虚线）相连，而HNO3分子重新组合，O-O形成单键。（我称之为“单位硝酸”或“有机硝酸”）
 
由于这种SbSb3的魔键化合物十分不稳定，裂解为4个锑原子，并迅速与Cl<sub>2</sub>反应，生成SbCl<sub>5</sub>。
 
此时“宏观性质”才刚刚显现出来，“单位硝酸”的羟基与N的距离突然加长到原先的3-4倍，而五氟化锑的氯原子突然跌落到同一平面内，且Sb-Cl键之间的夹角变为90°、90°、45°、90°、45°。
 
然后HNO<sub>3</sub>与SbCl<sub>5</sub>在碲场的作用下排列成图中的形状，变成SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>，之所以说碲场有“宏观性质”，是因为SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>很容易使人联想到生活中的某一种东西。
 
——羽毛球拍。你猜对了吗？
 
待所有HNO<sub>3</sub>全部转化为SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>后，实验员加入“超酸聚合剂”——[[锑]]和[[鉲]]
 
在低温环境下，锑和鉲也能有效地聚合SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>，就像聚合HCl那样轻松
[[File:超硝酸合成2.jpg|缩略图]]
首先Sb会将5个SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>的-OH聚集到自己周围，然后在碲场的“宏观性质”下，各夹角排列为90°、90°、45°、90°、45°。
[[File:超硝酸合成3.jpg|缩略图]]
然后Ka将另外5个SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>排列成一个较为复杂的结构，类似于单位硝酸。
 
“它的分子都已经叠到一起了”——███·█·█████
[[File:球拍超硝酸.jpg|缩略图|图中底部的-OH键被缩短，其实际长度约为Sb和Ka的距离]]
最后，在碲场的作用下，十个SbCl<sub>5</sub>.HNO<sub>3</sub>形成一个更壮观的结构——一个更大的羽毛球拍！
[[File:超硝酸最终形态.jpg|缩略图]]
最后一步，将温度瞬间升高至20℃，SbCl<sub>5</sub>变为液态，已经完全脱离了HNO<sub>3</sub>。此时，十个HNO<sub>3</sub>分子以一种“神秘”的键彼此作用，原子核断裂成粉末，每一粒粉末吸引一个电子。魔键形成了！
 
此时HNO<sub>3</sub>已经十聚为了超硝酸（图2,3的O原子已省略），但仍然不是稳定结构，N戊环变成丁环，两个分支变成三个分支。
 
（注：图2中的虚线是不稳定的键，波浪线是趋向于稳定的键）
 
然后O原子就像电子一样，在质子和中子之间来回穿梭，最后速度越来越慢，逐渐稳定了下来，变成图4的结构。
 
这就是超硝酸！
 
===工业制法===
===工业制法===
现代生产超硝酸的关键问题是硝酸分子的聚合，使其通过一种特殊的、不太稳定的共价键结合在一起，但普通的高温高压催化法已经难以使其聚合，只能通过特殊的方法。
现代生产超硝酸的关键问题是硝酸分子的聚合，使其通过一种特殊的、不太稳定的魔键结合在一起，但普通的高温高压催化法已经难以使其聚合，只能通过特殊的方法。
首先取浓硝酸，将其转移至冰库中，加速降温至－255℃，浓硝酸会呈现一种特殊的，无定形的“玻璃态”，此时加高压使氢气液化，通入玻璃态的硝酸周围，使其缓慢渗入硝酸分子中，等待63天，升温至室温，即得超硝酸。
 
首先取浓硝酸，将其转移至冰库中，加速降温至-255℃，浓硝酸会呈现一种特殊的，无定形的“玻璃态”，此时加高压使氢气液化，通入玻璃态的硝酸周围，使其缓慢渗入硝酸分子中，等待63天，升温至室温，即得超硝酸。
 
===实验室制法===
===实验室制法===
于基质实验室内，将纯硝酸急剧冷却至－255K（注意此处是热力学温标，已低于所谓的绝对零度，这表明绝对零度的说法是荒谬的<ref>最初由超理继承人255号用酸性熟石灰作制冷剂，结果一不小心使温度降到了0K以下，而且直达-255K，从此以后人们就用酸性熟石灰作制冷剂，以达到低于绝对零度的低温。</ref>），用纯净的钛及钔<ref>（先要看一下我的名字）这里的钔指的是钔－255，钔的最稳定的放射性同位素，半衰期为65535年，最初由太极门255用锘－256的质子轰击锝－98的中子的方法制得。</ref>两种金属与其接触，慢慢地，负的化学能转化为热能，发生反应，生成以超硝酸根为配体的配合物：H10Ti(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>和H10Md(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>，将其在255K,255Pa下自行分解255天，可制得纯净的超硝酸，以金属钫包围，然后为防止钫发生燃烧，应立即转移至内层镀钫的棕色瓶中密封保存。
于基质实验室内，将纯硝酸急剧冷却至-255K（注意此处是热力学温标，已低于所谓的绝对零度，这表明绝对零度的说法是荒谬的<ref>最初由超理继承人255号用[[酸性熟石灰]]作制冷剂，结果一不小心使温度降到了0K以下，而且直达-255K，从此以后人们就用酸性熟石灰作制冷剂，以达到低于绝对零度的低温。</ref>），用纯净的钛及钔<ref>（先要看一下我的名字）这里的钔指的是钔-255，钔的最稳定的放射性同位素，半衰期为65535年，最初由太极门255用锘-256的质子轰击锝-98的中子的方法制得。</ref>两种金属与其接触，慢慢地，负的化学能转化为热能，发生反应，生成以超硝酸根为配体的配合物：H<sub>10</sub>Ti(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>和H<sub>10</sub>Md(NO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>，将其在255K,255Pa下自行分解255天，可制得纯净的超硝酸，以金属钫包围，然后为防止钫发生燃烧，应立即转移至内层镀钫的棕色瓶中密封保存。


==运输==  
==运输==  
超硝酸的腐蚀性很强，因此大量的超硝酸要用内层镀钫的棕色卡车运输，并保证卡车内部完全干燥。
超硝酸的腐蚀性很强，因此大量的超硝酸要用内层镀钫的棕色卡车运输，并保证卡车内部完全干燥。
注意镀钫的钫层厚度不可低于0.38cm，否则若镀钫层被超硝酸穿透，将会腐蚀卡车外层（如铁合金），造成泄露。超硝酸一旦接触到空气中的水蒸气（哪怕只是痕量），就会溶解，放出大量的热，可能造成卡车的爆炸事故。
注意镀钫的钫层厚度不可低于0.38cm，否则若镀钫层被超硝酸穿透，将会腐蚀卡车外层（如铁合金），造成泄露。超硝酸一旦接触到空气中的水蒸气（哪怕只是痕量），就会溶解，放出大量的热，可能造成卡车的严重爆炸事故。


==注意事项==  
==注意事项==  
该品具有强腐蚀性，能引起严重烧伤，易挥发、分解，其气味具有强烈的刺激性，使用时应得到有关部门的审核与批准，使用时应穿防护服，戴手套和防护镜或面罩，使用时应避免其与皮肤接触，万一接触应立即用大量清水冲洗后请医生诊治。该品高度助燃，遇活泼金属及有机物会引起燃烧和爆炸。该品溶于水放出大量的热，稀释时应将本品缓缓倒入水中并不断搅拌，切不可加水入酸！使用时如有事故发生或不适之感，应立即请医生诊治，应密封于内层镀钫的棕色瓶中保存，或贮藏于O6（┻氧┳）中保存。
该品具有强腐蚀性，能引起严重烧伤，易挥发、分解，其气味具有强烈的刺激性，使用时应得到有关部门的审核与批准。使用时应穿防护服，戴手套和防护镜或面罩，避免其与皮肤接触，万一接触应立即用大量清水冲洗后请医生诊治。该品高度助燃，遇活泼金属（不包括[[钫]]Fr）及有机物会引起燃烧和爆炸。该品溶于水放出大量的热，稀释时应将本品缓缓倒入水中并不断搅拌，切不可加水入酸！使用时如有事故发生或不适之感，应立即请医生诊治。
 
==参考纯度价格==
==参考纯度价格==
纯度级别                 产品名称                 浓度范围       价格
{| class="article-table"
超纯       超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（≥99.9998％） 275元/500g<br/>
!纯度级别
光谱纯     超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（≥99.99％）  245元/500g<br/>
!产品名称
pH工作基准 超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（≥99.97％）  220元/500g<br/>
!浓度范围
GR优级纯   超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（96％～98％） 150元/500g<br/>
!价格
AR分析纯   超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（65％～69％） 85元/500g<br/>
|-
CP化学纯   超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（65％～68％） 75元/500g<br/>
|超纯
工业级     超硝酸(HNO<sub>3</sub>)<sub>10</sub>（45％～55％） 45元/500g<br/>
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==注释==  
==注释==  
<references />
<references />
[[Category:无机化合物]]
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[[Category:酸]]
[[Category:超强酸]]
[[Category:超强酸]]
[[Category:超理产品]]
[[Category:超理产品]]

於 2024年7月5日 (五) 12:58 的最新修訂

超硝酸，化學式(HNO3)10，英文為Hypernitric acid，又稱作超硝鏹水，是超過氧亞硝酸的同分異構體。超硝酸是一種較常見的超強酸，其pKa1可達-∞，它的發現與著名超理學家趙明毅有着密不可分的關係。

結構[編輯]

脫氧超硝酸[1][編輯]

在介紹超硝酸的結構之前，有必要先介紹一個理論結構——脫氧超硝酸

公元約1020年（約1000年前），銻星科學家███·█·████在猜想超鹽酸的結構時，提出這一理想結構模型「脫氧超硝酸」。

「脫氧超硝酸」分子由10個N原子和10個H原子構成，其中N-N之間形成魔鍵，且N為3價，原子之間必須由單魔鍵相連。

███·█·████解釋道：「我只是創造出了一個我認為可行的理論模型，超硝酸的結構可能達到104種，甚至比這個還要高出幾個數量級。原因是在我們發現的許多含氧聚合物中，氧原子的位置是十分隨意的，而當氧原子的位置發生改變時，其化學性質和物理性質幾乎相同……」

「……所以我們只需將氧原子脫去，只看其他的原子，就能推算出超硝酸的結構。」

可行結構構造[1][編輯]

File:脫氧超硝酸.jpg
脫氧超硝酸
File:超硝酸.jpg
構造出的超硝酸結構

脫氧超硝酸是一種假象的分子結構，其目的是為了推算出超硝酸的可行結構，實驗表明，這種物質在0-1016ZMY強度下的銻場下均不能穩定存在。

如圖，一個丁環和其三個分支，構成的脫氧超硝酸分子(HN)10

然後如果我們插入羥基（-OH），或者在N-N魔鍵之間插入O原子，均不會影響N、H原子的數量，這就是脫氧超硝酸的用途。

脫氧超硝酸能將幾百種、甚至幾千種超硝酸的可行結構簡化，然後以插入氧原子和羥基的方法得到超硝酸分子。

如圖，這是一個用上述脫氧超硝酸結構生成的超硝酸，（科學家推測這是最穩定、也是最常見的一種）。

關於結構中的氧原子[編輯]

超硝酸分子並不是簡單地由10個硝酸分子構成的，它的形成有過氧鍵的參與。

超硝酸分子為平面結構，氮原子以sp2的雜化軌道分別和3個氧原子的p軌道成了三個σ單鍵，餘下一個pπ軌道中的一個電子和1個氧原子pπ軌道中的單電子形成離域π鍵，此時形成的是硝酸分子，但由於其中一個氧原子僅與氮原子成單鍵，因此該硝酸分子有強烈結合另一孤電子的趨勢。之後這個硝酸分子中的氧與另一個硝酸分子中的一個氧原子通過σ鍵結合，形成過氧鍵，此時存在形式為(HNO3)2。但後來的硝酸分子中只剩一個可結合電子的氧（另一個氧需要和另一個硝酸分子中的氧結合，還有一個正常的氧，與氮、氫原子結合，這個氧以後忽略），且這個氧只能與該硝酸分子中的N成一個σ單鍵，於是就成了這種形態：

H-O-N(=O)-O-O-(-O)N-O-H

繼續結合，直到(HNO3)10形成時第一個硝酸分子中的雙鍵成π鍵的一個突然被打開，與最後一個硝酸分子中只與氮原子成了單鍵，而又不與氫成鍵的O原子以σ鍵結合，於是乎，超硝酸分子便成了環狀的平面分子結構：(HNO3)10

該過氧鍵鍵長較長：為178pm，故其氧化性很強。

細心的讀者一定會發現：不對啊，一個氮與氧共用的電子對只有3對啊！沒錯，這就是它的別名是「超過氧亞硝酸」的原因，氮其實呈3價，氧有-1，-2兩種價態，氧化性不體現在氮原子上，而主要體現在過氧鍵上，但習慣起見還是認為氮5價，氧2價；至於它與有機物發生的硝化反應，以及其他被還原為二氧化氮的反應，可以認為超硝酸既是氧化劑，又是還原劑（氮回歸到5價或4價，氧回歸到－2價），但一般只把它看作氧化劑。

理化常數及編號[編輯]

  • 危規號：GW810020 M.I.30,66080
  • 分子量：630.1
  • 熔點：-41.59℃
  • 沸點：分解
  • 密度：15.0269g/cm3
  • 溶解度：混溶
  • 分解熱：25KJ/mol
  • 標準摩爾生成焓：ΔHΘ=2.2×104KJ/mol
  • 標準生成自由能：ΔGΘ=2.164×104KJ/mol
  • 標準熵：SΘ=1.2×103KJ/mol
  • 比熱容：c=3.4×103J/(kg·K)
  • 乙醇中溶解度：混溶
  • 溶解熱：ΔHsol=-2.37×104
  • 電離熱：-2.73×103KJ/mol
  • 分解溫度：65%濃度在101千帕下，37攝氏度時開始分解
  • 標準電極電勢：(NO3)1010-+20H++10e-==10NO2+10H2O：EΘ=2.100V

性狀[編輯]

該品為無機化學強腐蝕性物品，純品為無色液體，有刺激性酸味，極易吸收空氣中水分，極易溶於水或乙醇並放出大量的熱。

其溶液呈極強的酸性（但是弱於超硫酸和超鹽酸，原因是硝酸的pKa值（-2.0）大於硫酸（-2.8）和鹽酸（-8.0）），在奪取質子能力弱的溶劑如無水甲醇中，與其他超強酸相比，它的強度便顯示出來，在《普通光學放大鏡[2]》下，找不到未離解的(HNO3)10或HNO3分子，因此可以看作是真正的完全電離。

一個超硝酸分子可以完全電離出10個水合氫離子和10個硝酸根離子：

10H2O+(HNO3)10==10H3O(+)+10NO3-

安提莫尼光譜[3]測得：無論其表觀電離度，還是其有效電離度，只要在有足夠溶劑分子存在下，它的電離度總是無限接近100%，0.1mol/L溶液pH=0。

品無色，易揮發，但因工業品中會混有大量的HNO3分子，而HNO3在(HNO3)10中極易分解，因此高濃度該品可能呈紅棕色。一般商品純超硝酸的濃度為96%~98%，商品濃超硝酸濃度為65%~68%，密度為11.62kg/L，還可在純超硝酸中溶解N2O4或NO2，因揮發在空氣中易形成酸霧，通常稱其為發煙超硝酸，它比純超硝酸具有更強的氧化性，可作火箭燃料的氧化劑。

化學性質[編輯]

超硝酸是一種超強酸，它除了具有酸的通性外，還有它本身的特性.

不穩定性[編輯]

超硝酸不穩定，易分解。不僅超硝酸沸騰時分解，室溫下見強光也會分解，受熱時分解更快：

2(HNO3)10==20NO2↑+5O2↑+10H2O ΔH=-280KJ·mol-1

超硝酸越濃，越易分解，分解出的二氧化氮溶於超硝酸中使酸呈黃色。為防止超硝酸分解，常貯藏於內層鍍鈁[4]的棕色瓶中，低溫暗處保存。

氧化性[編輯]

超硝酸是一種極強的氧化劑，氧化性遠強於超硫酸，無論濃、稀超硝酸均具有極強的氧化性，它能和所有金屬和除氟、氧、氮及氦之外的所有非金屬發生氧化還原反應，而且反應常常是很猛烈的，伴隨着燃燒和爆炸。

與非金屬反應[編輯]

超硝酸與非金屬反應時，通常發生爆炸性劇烈反應，而且總是將它們氧化為最高價的含氧酸，而自身則被還原為二氧化氮。

7(HNO3)10+5Cl2==10HClO4+70NO2+3H2O
3(HNO3)10+5S==5H2SO4+30NO2↑+10H2O
7(HNO3)10+5I2==10H5IO6+70NO2↑+10H2O
如果是特別濃的超硝酸，則會出現Br48+（深紅色），I311+（藍色），S824+（桔紅色）等奇怪的非金屬陽離子，這些陽離子會在超硝酸濃度降低時劇烈水解。

與金屬反應[編輯]

無論濃、稀超硝酸與金屬反應，皆被還原為NO2:

12(HNO3)10+10Pt==[Pt(NO3)6]10+60NO2↑+60H2O
4(HNO3)10+10Na==[Na(NO3)2]10[超硝酸高鈉，鈉＋2價]+20NO2↑+20H2O（危險！！！切勿嘗試！！！）

但由於超硝酸的氧化性和超硝酸根離子的配位性太強，導致金屬鈁在其中發生鈍化，生成一種特別穩定的配合物：

(HNO3)10+Fr==H10Fr(NO3)10[超硝酸根合超鈁酸，無色]

因此，可密封於內層鍍鈁的棕色瓶中保存，銫和時科也有此特性，或用室溫下呈固態的O6（┻氧┳）盛裝超硝酸。

除鈁外，其它以超硝酸根為配體的配合物只能在低溫低壓下製得。

超硝酸與Sn,Cr,Ge,Mo,W,U等偏酸性的金屬反應時，生成含氧酸或含水化合物：

5Sn+2(HNO3)10+xH2O==5SnO2·xH2O+20NO2↑+10H2O
5Mo+3(HNO3)10==5H2MoO4+30NO2↑+10H2O
5W+3(HNO3)10==5H2WO4+30NO2↑+10H2O

與稀有氣體反應[編輯]

濃超硝酸與稀有氣體Ne反應：

15Ne+(HNO3)10==5NeN2+10NeO3+5H2

超王水[編輯]

濃超硝酸與濃超鹽酸[(HCl)10]按物質的量之比1∶3的比例混合即得超王水[Hypernitrohyperhydrochloric acid]，它能與幾乎所有物質發生反應，也能溶解超鹽酸所不能溶解的金屬銫和超硝酸所不能溶解的金屬鈁，所以它的盛裝便成了一個大問題，現在一般只能在實驗室中用固態氟或O6（┻氧┳）盛裝。

超王水自身便會發生反應：

(HNO3)10+3(HCl)10==(NOCl)10+10Cl2↑+20H2O

與氟化鈉反應：

130NaF+4(HNO3)10+12(HCl)10==[Na(NO3)2]10+5F2↑+12Na10Cl10+20H2O+20NO2↑+12(HF)10[超氟化氫，無色]

超氟王水[編輯]

超硝酸與超氫氟酸的混合酸，同樣具有強氧化性，易形成超強的氟絡合物。它能使氧氧化到正6價，因其氧化性太強，一般只能用固態氟盛裝。

超硝酸的硝化性[編輯]

超硝酸與超硫酸的混合酸在有機反應中常作超強的硝化劑，在常溫下就可把三硝基苯硝化為六硝基苯：

10C6H3(NO2)3+3(HNO3)10==[(H2SO4)10]==10C6(NO2)6+30H2O

或把立方辛烷硝化為八硝基立方烷：

5C8H8+4(HNO3)10==[(H2SO4)10]==5C8N8O16+40H2O

因此可用這種方法製備烈性炸藥八硝基立方烷。

用途[編輯]

超強氧化劑，助燃劑，化工產品原料，製備各種超硝酸鹽，有機物硝化劑，炸藥製備等很多用途。

製法[編輯]

fa國-意大利陽光法[編輯]

在製取超鹽酸的過程中，我們使用「銻鉲催化法」使HCl分子十聚。那麼，我們能否找到一種催化劑來催化HNO3十聚呢？

在近1000年的探索過程中，科學家們始終未找到能使HNO3十聚的方法，直到近10年，科學家███·█·█████發現碲元素能夠催化HNO3中N原子的斷裂，使它的一個中子發生震動，才使超硝酸的製取成為可能。

後來，他真的通過了「某種方法」製得了超硝酸，這種方法被稱為「fa國-意大利陽光法」。

███·█·█████將意大利的陽光照射到，放在fa國的土地上的一塊碲上，這時碲的表面突然不停地閃爍，就像附魔的一樣。

後來研究發現，這塊碲的表面附着了一種類似於「RP粒子」的新粒子，這種粒子在碲的周圍形成了一種「特殊的場」（後被命名為碲場），這種場與銻場相似，單位ZMY。

碲場似乎也能催化一些銻場能夠催化的反應，但效果沒有銻場好。而且一些在銻場能夠穩定存在的物質，放在碲場中就不行。但是碲場在和銻場以及其他物質的共同作用下，能夠有效地催化硝酸十聚。而且在碲場中的分子竟會顯現出一些「宏觀性質」，這一點在後面會說到。

科學家███·█·█████將Te丟入馬桶里（運回銻星），然後打電話（電話約有51萬年的延遲）給負責該項目的銻星科學團隊進行現場（沒錯就是現場）製備(HNO3)10。

File:超硝酸合成1.jpg

首先實驗員將「附魔」的Te、HNO3、SbSb3、Cl2在-250℃、25ZMY銻場的環境下充分混合，此時，分子間的宏觀性質就顯現了出來。

首先，在較低的銻場環境下，疊銻化銻中的Sb-Sb鍵的電負性差減小，呈現出類似「共價鍵」的性質，此時SbSb3中的一個Sb原子變成+5價，其他三個變成-3價。

然後在低溫環境下，疊銻化銻奪走（4個）N-O雙鍵的（1個）鍵，使得疊銻化銻的所有銻原子全部變為5價，其中兩個銻原子以魔鍵（虛線）相連，而HNO3分子重新組合，O-O形成單鍵。（我稱之為「單位硝酸」或「有機硝酸」）

由於這種SbSb3的魔鍵化合物十分不穩定，裂解為4個銻原子，並迅速與Cl2反應，生成SbCl5。

此時「宏觀性質」才剛剛顯現出來，「單位硝酸」的羥基與N的距離突然加長到原先的3-4倍，而五氟化銻的氯原子突然跌落到同一平面內，且Sb-Cl鍵之間的夾角變為90°、90°、45°、90°、45°。

然後HNO3與SbCl5在碲場的作用下排列成圖中的形狀，變成SbCl5.HNO3，之所以說碲場有「宏觀性質」，是因為SbCl5.HNO3很容易使人聯想到生活中的某一種東西。

——羽毛球拍。你猜對了嗎？

待所有HNO3全部轉化為SbCl5.HNO3後，實驗員加入「超酸聚合劑」——銻和鉲

在低溫環境下，銻和鉲也能有效地聚合SbCl5.HNO3，就像聚合HCl那樣輕鬆

File:超硝酸合成2.jpg

首先Sb會將5個SbCl5.HNO3的-OH聚集到自己周圍，然後在碲場的「宏觀性質」下，各夾角排列為90°、90°、45°、90°、45°。

File:超硝酸合成3.jpg

然後Ka將另外5個SbCl5.HNO3排列成一個較為複雜的結構，類似於單位硝酸。

「它的分子都已經疊到一起了」——███·█·█████

File:球拍超硝酸.jpg
圖中底部的-OH鍵被縮短，其實際長度約為Sb和Ka的距離

最後，在碲場的作用下，十個SbCl5.HNO3形成一個更壯觀的結構——一個更大的羽毛球拍！

File:超硝酸最終形態.jpg

最後一步，將溫度瞬間升高至20℃，SbCl5變為液態，已經完全脫離了HNO3。此時，十個HNO3分子以一種「神秘」的鍵彼此作用，原子核斷裂成粉末，每一粒粉末吸引一個電子。魔鍵形成了！

此時HNO3已經十聚為了超硝酸（圖2,3的O原子已省略），但仍然不是穩定結構，N戊環變成丁環，兩個分支變成三個分支。

（註：圖2中的虛線是不穩定的鍵，波浪線是趨向於穩定的鍵）

然後O原子就像電子一樣，在質子和中子之間來回穿梭，最後速度越來越慢，逐漸穩定了下來，變成圖4的結構。

這就是超硝酸！

工業製法[編輯]

現代生產超硝酸的關鍵問題是硝酸分子的聚合，使其通過一種特殊的、不太穩定的魔鍵結合在一起，但普通的高溫高壓催化法已經難以使其聚合，只能通過特殊的方法。

首先取濃硝酸，將其轉移至冰庫中，加速降溫至-255℃，濃硝酸會呈現一種特殊的，無定形的「玻璃態」，此時加高壓使氫氣液化，通入玻璃態的硝酸周圍，使其緩慢滲入硝酸分子中，等待63天，升溫至室溫，即得超硝酸。

實驗室製法[編輯]

於基質實驗室內，將純硝酸急劇冷卻至-255K（注意此處是熱力學溫標，已低於所謂的絕對零度，這表明絕對零度的說法是荒謬的[5]），用純淨的鈦及鍆[6]兩種金屬與其接觸，慢慢地，負的化學能轉化為熱能，發生反應，生成以超硝酸根為配體的配合物：H10Ti(NO3)10和H10Md(NO3)10，將其在255K,255Pa下自行分解255天，可製得純淨的超硝酸，以金屬鈁包圍，然後為防止鈁發生燃燒，應立即轉移至內層鍍鈁的棕色瓶中密封保存。

運輸[編輯]

超硝酸的腐蝕性很強，因此大量的超硝酸要用內層鍍鈁的棕色卡車運輸，並保證卡車內部完全乾燥。 注意鍍鈁的鈁層厚度不可低於0.38cm，否則若鍍鈁層被超硝酸穿透，將會腐蝕卡車外層（如鐵合金），造成泄露。超硝酸一旦接觸到空氣中的水蒸氣（哪怕只是痕量），就會溶解，放出大量的熱，可能造成卡車的嚴重爆炸事故。

注意事項[編輯]

該品具有強腐蝕性，能引起嚴重燒傷，易揮發、分解，其氣味具有強烈的刺激性，使用時應得到有關部門的審核與批准。使用時應穿防護服，戴手套和防護鏡或面罩，避免其與皮膚接觸，萬一接觸應立即用大量清水沖洗後請醫生診治。該品高度助燃，遇活潑金屬（不包括鈁Fr）及有機物會引起燃燒和爆炸。該品溶於水放出大量的熱，稀釋時應將本品緩緩倒入水中並不斷攪拌，切不可加水入酸！使用時如有事故發生或不適之感，應立即請醫生診治。

參考純度價格[編輯]

純度級別 產品名稱 濃度範圍 價格
超純 超硝酸(HNO3)10 ≥99.9998% 275元/500g
光譜純 超硝酸(HNO3)10 ≥99.99% 245元/500g
pH工作基準 超硝酸(HNO3)10 ≥99.97% 220元/500g
GR優級純 超硝酸(HNO3)10 96%~98% 150元/500g
AR分析純 超硝酸(HNO3)10 65%~69% 85元/500g
CP化學純 超硝酸(HNO3)10 65%~68% 75元/500g
工業級 超硝酸(HNO3)10 45%~55% 45元/500g

註釋[編輯]

  1. ↑ 1.0 1.1 https://tieba.baidu.com/p/6585919321
  2. ↑ 普通光學放大鏡：這是一種特殊的，放大倍數0.002~0.001之間的，能觀察到分子、原子、離子的放大鏡，最初由超理繼承人1號製成，為此他獲得2078年挪杯兒獎。
  3. ↑ 即Antimony光譜，一種特殊的，具有透視性的，能掃描出微觀粒子狀態的光譜，最初由超理繼承人4號發現，並廣泛應用。
  4. ↑ 這裏指的是鈁-194，鈁的最穩定的放射性同位素，半衰期為255年，最初由超理繼承人127號用鐒-256的質子轟擊砹-202的中子的方法製得。
  5. ↑ 最初由超理繼承人255號用酸性熟石灰作製冷劑，結果一不小心使溫度降到了0K以下，而且直達-255K，從此以後人們就用酸性熟石灰作製冷劑，以達到低於絕對零度的低溫。
  6. ↑ （先要看一下我的名字）這裏的鍆指的是鍆-255，鍆的最穩定的放射性同位素，半衰期為65535年，最初由太極門255用鍩-256的質子轟擊鍀-98的中子的方法製得。
取自 "https://antimony.wikioasis.org/wiki/超硝酸?oldid=762"
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