질산

질산(窒酸, HNO3)은 무색의 액체로, 부식성과 발연성이 있는 대표적인 강산이다. 유기 화합물의 나이트로화에 쓰인다. 수용액 상에서 질산의 비율이 86%를 넘을 경우 발연질산(發煙窒酸)이라고 부른다.

 화학적 특성 
순수한 질산은 무색을 띠나 자외선을 쪼이면 서서히 분해되어 황갈색의 이산화질소(NO2)가 되므로, 햇빛이 잘 스며들지 않는 갈색 용기에 넣어 보관한다.
4 HNO3 + hv(자외선) → 4 NO2 (g) + 2 H2O + O2

 금속과의 반응 
금속과 반응하면 수소 기체(H2)와 질산염(NO3-)을 형성한다.

 마그네슘과의 반응 

 Mg + 2 HNO3 → Mg(NO3)2 + H2 (g)

 망가니즈와의 반응 

 Mn + 2 HNO3 → Mn(NO3)2 + H2 (g)

 구리와의 반응 

 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O + 6 NO3-

 제법 
실험실에서는 질산 나트륨이나 초석(질산 칼륨)에 진한 황산을 가한 뒤 가열하여 얻는다.

2 NaNO3 + H2SO4 → 2HNO3 + Na2SO4
2 KNO3 + H2SO4 → 2HNO3 + K2SO4

공업적으로는 암모니아를 백금 촉매와 함께 산화시킨 후 물과 반응시켜 얻는다(오스트발트법 또는 암모니아 산화법).

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
2NO + O2 → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

 역사 
질산은 익명의 유럽 연금술사의 De Inventione Veritatis에서 처음 언급되었다. 여기서 초석, 백반, 청색 비트리올(황산 구리(II))의 혼합물을 하소하여 얻는다고 되어 있다. 다시 13세기에는 알베르투스 마그누스가 초석과 흙을 가열함으로써 이를 마련한 뒤, 이것을 강수라고 부른 라몬 유이(Ramon Lull)가 이를 다시 언급하였다.

글로버(Glauber)는 진한 황산을 초석과 함께 가열함으로써 오늘날에 쓰이는 질산을 얻는 과정을 고안하였다. 여기에 산소가 포함되어 있음을 증명한 앙투안 라부아지에가 1776년에 결정한 것이 실체였고 1785년 헨리 캐번디시가 이에 대한 구성을 결정하여 습기찬 공기를 통해 전기 불꽃을 내보내며 합성하는 것을 입증하였다.

초석이 점점 고갈되면서 질산의 값도 오르게 되자, 캐번디시의 방법은 좀더 개량되어 노르웨이의 크리스티안 비르켈란과 사업 파트너인 사무엘 에위데가 인공 번개를 일으켜 합성하는 비르켈란-에위데 공정(Birkeland–Eyde process) 공정으로 실용화되었다. 그러나 전기가 너무 많이 들었기 때문에 당시에도 풍부한 수력 에너지가 있는 곳에서만 실용적이었으며, 회사는 노르스크 하이드로로 남아있으나 전기방전 질산합성법은 도태되었다.

1902년에 빌헬름 오스트발트가 질산을 암모니아를 산화시켜 생성하는 오스트발트법을 개발했다.

프리츠 하버가 암모니아를 값싸게 만드는 하버법을 만들자 하버법-오스트발트법이 질산을 만드는 압도적으로 널리 쓰이는 공업제법이 되고 비르켈란-에위데 공정은 도태되었다.

또한 질산은 구리나 은과도 반응할 정도로 산화력이 강하다는 점을 유용하게 써서 에칭과 같은 기법을 만들었지만, 이것이 악용되어 김영삼 질산테러 사건과 같은 테러에 쓰이기도 했다.
질산은 햇빛에 의해 분해 되므로 갈색병에 보관한다.

 각주 

분류:산 (화학)
분류:산화제
분류:무기 질소 화합물
분류:수소 화합물