HNO3 – Nitric acid

Tên cũ: axit nitric · Còn gọi là: aqua fortis (tên cổ); acidum nitricum (tên Latinh); hydrogen nitrate

  • Acid mạnh, oxi hoá mạnh
  • Lỏng, không màu
  • Tan vô hạn trong nước
  • M = 63

Nitric acid (HNO₃, tên cũ: axit nitric; còn gọi: aqua fortis (tên cổ)) là acid, chất lỏng không màu, tan vô hạn trong nước; phân tử khối 63. Tính acid mạnh: làm quỳ tím hoá đỏ; tác dụng với base, basic oxide, muối của acid yếu hơn.

Cấu tạo của HNO3

Phân tử HNO₃ phẳng: N ở giữa liên kết với ba O, trong đó một O mang H. Hai liên kết N–O đầu mút gần bằng nhau (120–121 pm) và ngắn hơn liên kết đơn vì nhóm NO₂ là cộng hưởng của hai công thức O=N–O⁻ và ⁻O–N=O (thường viết gọn N có một liên kết đôi, một liên kết đơn và một liên kết cho – nhận); liên kết N–OH dài hơn (141 pm). Liên kết O–H phân cực mạnh về phía O nên H dễ tách ra: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻ hoàn toàn — acid mạnh một nấc. N ở số oxi hoá +5 (cao nhất) nên HNO₃ là chất oxi hoá mạnh ở mọi nồng độ; phân tử kém bền, ngoài ánh sáng phân huỷ: 4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O.

Thông số vật lý của HNO3

Đại lượngGiá trịGhi chú
Phân tử khối63tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (H 1, N 14, O 16)
Khối lượng mol chính xác63,012 g/moltheo nguyên tử khối IUPAC (H 1,008, N 14,007, O 15,999)
Trạng thái, màulỏng, không màu, để lâu ngả vàng do phân huỷ tạo NO₂
Nhiệt độ nóng chảy−42 °CHNO₃ khan (Wikipedia); đông thành tinh thể trắng
Nhiệt độ sôi83 °CHNO₃ khan ở 1 atm; dung dịch 68 % là hỗn hợp đồng sôi, sôi ở 120,5 °C — nên chưng cất chỉ thu được tối đa 68 %, muốn đặc hơn phải hút nước bằng H₂SO₄ đặc
Khối lượng riêng1,51 g/cm³HNO₃ 100 %; dung dịch 68 % là 1,41 g/cm³ (Wikipedia)
Áp suất hơi48 mmHgở 20 °C — dễ bay hơi, acid đặc "bốc khói" trong không khí ẩm (khác H₂SO₄ 0,001 mmHg)
Hằng số acidpKa ≈ −1,4acid mạnh một nấc, phân li hoàn toàn trong dung dịch loãng
Cấu tạo phân tửphẳng, N ở giữahai liên kết N–O đầu mút gần bằng nhau (120–121 pm, cộng hưởng) và một liên kết N–OH dài hơn (141 pm); momen lưỡng cực 2,17 D; N ở số oxi hoá +5
Độ bềnphân huỷ ngoài ánh sáng, khi đun4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O; NO₂ tan lại làm acid ngả vàng rồi nâu đỏ — đựng trong chai thuỷ tinh tối màu
Các nồng độ thường gặp52–68 % / > 86 % / ≈ 98 %thương mại 52–68 %; trên 86 % gọi là acid bốc khói (trắng hoặc đỏ tuỳ lượng NO₂ hoà tan); 98 % khối lượng riêng 1,50 g/cm³

Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.

Thành phần nguyên tố của HNO3

Nguyên tốNTKSố ng.tửKL% khối lượng
H 1111,59 %
N 1411422,22 %
O 1634876,19 %
Tổng563100 %

NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %H = 1 ÷ 63 × 100 % = 1,6 %.

Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ

Khối lượng
m = n × M = 0,25 × 63
15,75 g
Số phân tử
N = n × NA = 0,25 × 6,022 × 10²³
1,506 × 10²³
Nồng độ mol
CM = n / V = 0,25 / 0,25
1 M

M = phân tử khối (g/mol); NA = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.

Điều chế HNO3

Phòng thí nghiệm: NaNO₃ (rắn) + H₂SO₄ (đặc) → HNO₃ + NaHSO₄. Công nghiệp: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ (quá trình Ostwald).

Tính chất hoá học của HNO3

Tính acid mạnh: làm quỳ tím hoá đỏ; tác dụng với base, basic oxide, muối của acid yếu hơn.

Tính oxi hoá mạnh: oxi hoá hầu hết kim loại (trừ Au, Pt) lên số oxi hoá cao (Fe lên +3); sản phẩm khử tuỳ nồng độ: HNO₃ đặc → NO₂, HNO₃ loãng → NO (kim loại mạnh có thể cho N₂O, N₂, NH₄NO₃). Al, Fe, Cr bị thụ động trong HNO₃ đặc nguội.

Kém bền: phân huỷ ngoài ánh sáng: 4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O.

Lỗi thường gặp với HNO3

  • Viết Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂. HNO₃ oxi hoá kim loại bằng N⁺⁵ chứ không bằng H⁺, nên sản phẩm khử là oxide của nitrogen: Cu + 4HNO₃ (đặc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O; 3Cu + 8HNO₃ (loãng) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O. Quy ước SGK là HNO₃ không giải phóng H₂ với kim loại; tài liệu tham khảo ghi Mg, Mn, Zn với acid rất loãng có thể cho H₂ — ngoài chương trình.
  • Nhầm sản phẩm khử của acid đặc và loãng. Với kim loại kém hoạt động (Cu, Ag): acid đặc cho NO₂ (nâu đỏ), acid loãng cho NO (không màu, hoá nâu ngoài không khí: 2NO + O₂ → 2NO₂). Kim loại mạnh (Mg, Al, Zn) với acid rất loãng có thể khử sâu hơn tới N₂O, N₂, NH₄NO₃.
  • Cho Fe, Al tác dụng với HNO₃ đặc nguội. Hai kim loại này (cùng Cr) bị thụ động hoá: acid đặc tạo lớp oxide mỏng, bền bám trên bề mặt ngăn phản ứng tiếp. Chúng vẫn tan trong acid loãng và acid đặc nóng.
  • Nghĩ HNO₃ chỉ có tính oxi hoá. HNO₃ còn là acid mạnh: làm đỏ quỳ, trung hoà base, tác dụng với basic oxide và muối của acid yếu: CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O — trong các phản ứng này N vẫn giữ +5. Muối nitrate đều tan, nên không nhận biết được NO₃⁻ bằng phản ứng kết tủa như SO₄²⁻, Cl⁻.
  • Nhầm nitric acid (HNO₃) với nitrous acid (HNO₂). HNO₃ (N⁺⁵) là acid mạnh, bền tương đối, muối là nitrate NO₃⁻; HNO₂ (N⁺³) là acid yếu, chỉ tồn tại trong dung dịch loãng, muối là nitrite NO₂⁻ (chất trong xúc xích, dăm bông). Tên cũ "axit nitric" và "axit nitrơ" rất dễ đọc nhầm.

Ứng dụng của HNO3

Ứng dụngDựa trên tính chất nào
Sản xuất phân đạm ammonium nitrate — 75–80 % lượng acid sản xuất raTính acid: HNO₃ + NH₃ → NH₄NO₃; muối chứa cả N dạng NH₄⁺ lẫn NO₃⁻ mà cây hấp thụ được
Sản xuất thuốc nổ (TNT, nitroglycerin) và nguyên liệu nylonLà tác nhân nitro hoá: với H₂SO₄ đặc tạo ion NO₂⁺ gắn nhóm –NO₂ vào hợp chất hữu cơ; tính oxi hoá dùng để oxi hoá cyclohexanol/cyclohexanone thành adipic acid (nguyên liệu nylon)
Hoà tan vàng, bạch kim (nước cường toan) và tinh chế kim loại quýHNO₃ oxi hoá Au thành Au³⁺, HCl cung cấp Cl⁻ tạo phức [AuCl₄]⁻ bền nên cân bằng dịch chuyển; HNO₃ riêng lẻ không hoà tan được Au, Pt
Khắc kim loại, tẩy bề mặt thép không gỉ, làm sạch thuỷ tinh phòng thí nghiệmVừa ăn mòn (acid mạnh) vừa oxi hoá nên hoà tan được cả kim loại kém hoạt động như Cu (bản khắc đồng); muối nitrate đều tan nên rửa sạch bằng nước
Thuốc thử trong phân tích (hoà mẫu, đo kim loại vết)Oxi hoá mạnh, phá huỷ chất hữu cơ và hoà tan hầu hết kim loại; nitrate không tạo kết tủa, không gây nhiễu
Chất oxi hoá cho nhiên liệu tên lửa (acid bốc khói đỏ)HNO₃ đậm đặc (bốc khói trắng hoặc đỏ, có NO₂ hoà tan) là chất oxi hoá ở thể lỏng, cấp oxygen cho nhiên liệu cháy mà không cần mang theo O₂

Nhận biết HNO3

Cho vào mảnh Cu: dung dịch chuyển xanh, có khí nâu đỏ (đặc) hoặc khí không màu hoá nâu ngoài không khí (loãng).

An toàn và bảo quản HNO3

GHS03 – Oxi hoáGHS05 – Ăn mònGHS06 – Độc cấp tính

Oxi hoá (GHS03), ăn mòn (GHS05), độc (GHS06) — H272: có thể làm đám cháy bùng mạnh, chất oxi hoá; H314: gây bỏng da và tổn thương mắt nghiêm trọng; H330/H331: chết người/độc khi hít phải

Phân loại trên là phân loại hài hoà (ECHA C&L) cho nitric acid theo nồng độ: trên 70 % (chỉ số 007-004-00-1) Ox. Liq. 2, Acute Tox. 1 (H330), Skin Corr. 1A; đến 70 % (007-030-00-3) Ox. Liq. 3, Acute Tox. 3 (H331), Skin Corr. 1A. Acid bốc khói: hơi HNO₃ và NO₂ thoát ra gây phù phổi muộn nhiều giờ sau khi hít; giới hạn nơi làm việc 2 ppm, ngưỡng nguy hiểm tức thời (IDLH) 25 ppm (NIOSH). Dính da: vết bỏng vàng (phản ứng với protein — phản ứng xanthoprotein), chuyển cam khi rửa bằng base. Chất oxi hoá: gặp giấy, gỗ, dầu, rượu, kim loại bột có thể bốc cháy; trộn với HCl đặc sinh khí NOCl và Cl₂ (HNO₃ + 3HCl → NOCl + Cl₂ + 2H₂O).

Dính da: rửa dưới vòi nước ít nhất 10–15 phút, cởi bỏ quần áo dính acid. Vào mắt: rửa nước liên tục, đến cơ sở y tế. Hít phải khói nâu: ra chỗ thoáng và theo dõi y tế vì triệu chứng có thể xuất hiện muộn. Đổ tràn: rắc NaHCO₃ hoặc vôi bột, không dùng mùn cưa, giẻ (dễ cháy với chất oxi hoá); thao tác với acid đặc trong tủ hút.

Bảo quản: Chai thuỷ tinh tối màu đậy kín, nơi mát, tránh ánh sáng (phân huỷ tạo NO₂ làm acid ngả vàng). Cất xa chất khử, chất hữu cơ, base, HCl và các chất dễ cháy; đựng riêng, không chung tủ với các acid khác nếu có thể.

Phản ứng tiêu biểu của HNO3 (33)

Xem tất cả 33 phản ứng →

Tự luyện về HNO3

Gom từ bài tập của các phản ứng có nitric acid và câu hỏi riêng cho chất.

1. Trong phản ứng Cu + HNO₃ (loãng) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O, chất khử là

A. HNO₃B. CuC. NOD. H₂O

Đáp án B. Cu tăng số oxi hoá từ 0 lên +2 (nhường electron) nên là chất khử.

2. Khí thoát ra khi cho Cu vào HNO₃ đặc có màu

A. không màuB. vàng lụcC. nâu đỏD. xanh

Đáp án C. Sản phẩm khử là NO₂, khí màu nâu đỏ.

3. Trong phản ứng Ag + HNO₃ (loãng) → AgNO₃ + NO + H₂O, chất khử là

A. HNO₃B. AgC. AgNO₃D. NO

Đáp án B. Ag tăng số oxi hoá từ 0 lên +1 (nhường 1e) nên là chất khử; N⁺⁵ trong HNO₃ nhận 3e tạo NO là chất oxi hoá.

4. Kim loại nào sau đây KHÔNG tan trong dung dịch HNO₃ đặc nguội nhưng tan trong HNO₃ loãng?

A. CuB. AgC. AlD. Au

Đáp án C. Al (cùng Fe, Cr) bị thụ động hoá trong HNO₃ đặc nguội do lớp oxide bền trên bề mặt, nhưng tan trong acid loãng. Cu, Ag tan trong cả acid đặc lẫn loãng; Au không tan trong HNO₃ ở mọi nồng độ (chỉ tan trong nước cường toan).

5. Dung dịch HNO₃ đặc để lâu ngoài ánh sáng có màu vàng là do

A. HNO₃ bị oxi hoá bởi O₂ không khíB. HNO₃ phân huỷ tạo NO₂ tan trong acidC. HNO₃ hút ẩm tạo hydrateD. tạp chất Fe³⁺ trong acid

Đáp án B. HNO₃ kém bền, phân huỷ dưới ánh sáng: 4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O. NO₂ màu nâu đỏ hoà tan trong acid làm dung dịch ngả vàng; N trong HNO₃ đã ở +5 nên không thể bị O₂ oxi hoá thêm.

6. Hoà tan hoàn toàn 6,4 g Cu (M = 64) trong HNO₃ loãng dư, sản phẩm khử duy nhất là NO. Thể tích NO thu được ở điều kiện chuẩn (24,79 L/mol) là

A. 1,65 LB. 2,48 LC. 4,96 LD. 7,44 L

Đáp án A. n(Cu) = 6,4 / 64 = 0,1 mol. Bảo toàn electron: mỗi Cu nhường 2e (thành Cu²⁺); mỗi N⁺⁵ nhận 3e (thành N⁺² trong NO), nên n(NO) = 0,1 × 2 / 3 ≈ 0,0667 mol; V = 0,0667 × 24,79 ≈ 1,65 L. Với acid đặc (NO₂ nhận 1e) sẽ được 0,2 mol, tức 4,96 L.

Câu hỏi thường gặp về HNO3

Axit nitric có độc không?

Có, nitric acid vừa ăn mòn (H314) vừa độc khi hít phải: acid đặc bốc khói HNO₃ và NO₂ được xếp Acute Tox. 1 (H330), acid dưới 70 % Acute Tox. 3 (H331). Bỏng do HNO₃ để lại vết vàng trên da vì acid phản ứng với protein. Hơi hít vào có thể gây phù phổi xuất hiện muộn — ngưỡng cụ thể ở mục An toàn.

Axit nitric không tác dụng với kim loại nào?

Au, Pt không tan trong HNO₃ ở mọi nồng độ (thợ kim hoàn dùng HNO₃ để thử vàng: hợp kim ít vàng bị ăn). Riêng Au, Pt tan được trong nước cường toan (HNO₃ + HCl). Ngoài ra Fe, Al, Cr (cùng Ni, Co) không tan trong HNO₃ đặc nguội do thụ động hoá, nhưng tan trong acid loãng hoặc đặc nóng. Còn lại HNO₃ oxi hoá được hầu hết kim loại, kể cả Cu, Ag, Hg.

Vì sao axit nitric để lâu có màu vàng?

HNO₃ kém bền, dưới ánh sáng hoặc khi đun phân huỷ một phần: 4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O. Khí NO₂ màu nâu đỏ tan lại trong acid làm dung dịch ngả vàng, để lâu hoặc nóng có thể thành nâu đỏ (acid bốc khói đỏ). Vì vậy HNO₃ được đựng trong chai thuỷ tinh tối màu.

Vì sao Al, Fe không tác dụng với HNO₃ đặc nguội?

Do thụ động hoá: HNO₃ đặc oxi hoá ngay bề mặt kim loại thành lớp oxide mỏng, đặc khít và bền, ngăn acid tiếp xúc với kim loại bên dưới nên phản ứng dừng lại. Tài liệu ghi các kim loại bị thụ động hoá gồm Fe, Cr, Al, Ni, Co. Lớp này bị phá khi đun nóng hoặc trong acid loãng, nên Fe, Al vẫn tan trong HNO₃ loãng và HNO₃ đặc nóng; H₂SO₄ đặc nguội cũng gây thụ động tương tự.

Nước cường toan là gì? Vì sao hoà tan được vàng?

Là hỗn hợp HNO₃ đặc và HCl đặc theo tỉ lệ mol 1 : 3, lỏng, màu vàng, bốc khói (hai acid phản ứng với nhau tạo NOCl và Cl₂ nên phải pha mới trước khi dùng). Riêng HNO₃ chỉ oxi hoá được một lượng rất nhỏ Au thành Au³⁺; có Cl⁻ của HCl, Au³⁺ tạo ngay phức [AuCl₄]⁻ bền nên cân bằng kéo về phía hoà tan: Au + HNO₃ + 4HCl → HAuCl₄ + NO + 2H₂O. Pt tan tương tự. Dùng để tinh chế vàng và rửa dụng cụ thuỷ tinh.

HNO₃ đặc và loãng tác dụng với đồng ra khí gì?

Acid đặc cho NO₂ nâu đỏ: Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O; acid loãng cho NO không màu, gặp không khí hoá nâu: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O, rồi 2NO + O₂ → 2NO₂. Cả hai trường hợp dung dịch chuyển xanh (Cu²⁺). Không có H₂ vì chất oxi hoá là N⁺⁵, không phải H⁺. Thí nghiệm phải làm trong tủ hút hoặc có bông tẩm kiềm vì NO₂ độc.

HNO3 và H2SO4

HNO3H2SO4
Số nấc phân li1 nấc, pKa ≈ −1,42 nấc; nấc 1 hoàn toàn, nấc 2 pKa 2,0
Chất tinh khiết ở 25 °Clỏng linh động, 1,51 g/cm³, bốc khóilỏng sánh như dầu, 1,83 g/cm³, không bay hơi
Nhiệt độ sôi83 °C; dung dịch 68 % sôi ở 120,5 °C337 °C (98,3 %)
Độ bềnphân huỷ ngoài ánh sáng thành NO₂, ngả vàngbền; chỉ phân huỷ trên 300 °C
Tính oxi hoácả đặc lẫn loãng; N⁺⁵ → NO₂ (đặc), NO (loãng)chỉ đặc, nóng; S⁺⁶ → SO₂
Với Cuđặc: Cu(NO₃)₂ + NO₂; loãng: Cu(NO₃)₂ + NOđặc nóng: CuSO₄ + SO₂; loãng: không phản ứng
Với Fe, Al, Cr đặc nguộithụ động hoáthụ động hoá
Nhận biết gốc acidNO₃⁻: mọi nitrate đều tan, thử bằng Cu + H₂SO₄ loãng (khí nâu)SO₄²⁻: kết tủa trắng BaSO₄ với BaCl₂
Điều chế trong phòng thí nghiệmNaNO₃ + H₂SO₄ (đặc) → NaHSO₄ + HNO₃, chưng cất ở 83 °Ckhông điều chế; dùng để điều chế HNO₃, HCl
Phân loại nguy hiểm (ECHA)oxi hoá H272, độc khi hít H330/H331, ăn mòn H314 (GHS03/05/06)ăn mòn H314 (GHS05)

Tài liệu tham khảo

  1. Bộ GD&ĐT, Hoá học 11 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 6 Một số hợp chất của nitrogen với oxygen (cấu tạo, tính acid và tính oxi hoá của nitric acid, sản phẩm khử NO₂/NO, thụ động hoá Al, Fe, Cr, ứng dụng), bài 5 Ammonia. Muối ammonium (quá trình Ostwald, phân đạm).
  2. Wikipedia, "Nitric acid" (infobox dẫn NIOSH Pocket Guide, Bell 1973; mục Physical and chemical properties, Contamination with nitrogen dioxide, Fuming nitric acid, Anhydrous nitric acid, Structure and bonding dẫn Cox 1994, Reactions with metals dẫn Housecroft & Sharpe, Production, Uses dẫn Ullmann, Safety), en.wikipedia.org — nhiệt độ nóng chảy −42 °C, nhiệt độ sôi 83 °C, đồng sôi 68 % sôi ở 120,5 °C, khối lượng riêng 1,51 g/cm³ (100 %), 1,41 (68 %), 1,50 (98 %), áp suất hơi 48 mmHg ở 20 °C, pKa −1,4, momen 2,17 D, N–O 1,20/1,21 Å và N–OH 1,41 Å, phẳng (lệch 2°), 4HNO₃ → 4NO₂ + O₂ + 2H₂O, acid bốc khói > 86 %, thương mại 52–68 %, Cu + HNO₃ loãng/đặc, Mg/Mn/Zn với acid loãng cho H₂, thụ động hoá Fe, Co, Cr, Ni, Al, Au/Pt không tan trừ nước cường toan, thử vàng, xanthoprotein, Ostwald NH₃ + 2O₂ → HNO₃ + H₂O, NaNO₃ + H₂SO₄, 75–80 % cho phân bón (26 triệu tấn, 1987), adipic acid, nhiên liệu tên lửa, khắc kim loại, phân tích, PEL 2 ppm, IDLH 25 ppm, rửa 10–15 phút.
  3. Wikipedia, "Aqua regia" (mục đầu, Preparation and decomposition, Dissolving gold), en.wikipedia.org — tỉ lệ mol HNO₃ : HCl = 1 : 3, cơ chế Au³⁺ + Cl⁻ → [AuCl₄]⁻, phản ứng Au + HNO₃ + 4HCl → HAuCl₄ + NO + 2H₂O, phân huỷ tạo NOCl và Cl₂.
  4. Wikipedia, "Sulfuric acid" (infobox dẫn CRC Handbook 95th), en.wikipedia.org — nhiệt độ sôi 337 °C, khối lượng riêng 1,83 g/cm³, pKa₂ 2,0, áp suất hơi 0,001 mmHg (bảng so sánh).
  5. ECHA CHEM, C&L Inventory: nitric acid, EC 231-714-2, chỉ số 007-004-00-1 ("nitric acid …% [C > 70 %]") và 007-030-00-3 ("[C ≤ 70 %]") (ATP15), chem.echa.europa.eu — phân loại hài hoà Ox. Liq. 2 (H272), Acute Tox. 1 (H330), Skin Corr. 1A (H314) cho > 70 %; Ox. Liq. 3 (H272), Acute Tox. 3 (H331), Skin Corr. 1A (H314) cho ≤ 70 %; hình đồ GHS03, GHS05, GHS06. Sulphuric acid, chỉ số 016-020-00-8 — Skin Corr. 1A (H314), GHS05 (bảng so sánh).

Cùng nhóm acid

Xem tất cả hợp chất →

Cập nhật: