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化学反応
Si + 4HNO3 → SiO2 + 2N2O4 + 2H2O

Si + 4HNO₃ → SiO₂ + 2N₂O₄ + 2H₂O

更新日：2022/6/13

ケイ素と硝酸の反応: Siケイ素 + 4HNO₃硝酸
⟶
SiO₂二酸化ケイ素 + 2N₂O₄四酸化二窒素 + 2H₂O水

ケイ素と硝酸が反応すると，二酸化ケイ素と四酸化二窒素，水が生成します（その他の反応はこちら）。この反応は酸化還元反応で，

還元性化学種と酸化性化学種の反応

に分類されます。

目次

化学反応情報

化学反応式

ケイ素と硝酸の反応: Siケイ素 + 4HNO₃硝酸
⟶
SiO₂二酸化ケイ素 + 2N₂O₄四酸化二窒素 + 2H₂O水

一般反応式

還元性化学種と酸化性化学種の反応: 還元性化学種還元剤 + 酸化性化学種酸化剤
⟶
生成物酸化生成物 + 生成物還元生成物

各原子の酸化数

ケイ素と硝酸の反応

反応物

化学式	名称	係数	分類	一般反応式における分類
Si	ケイ素	1	還元剤	還元性
HNO₃	硝酸	4	酸化剤	酸化性

生成物

化学式	名称	係数	分類	一般反応式における分類
SiO₂	二酸化ケイ素	1	酸化生成物	–
N₂O₄	四酸化二窒素	2	還元生成物	–
H₂O	水	2	–	–

熱力学的変化

標準状態における変化 (1)

ケイ素と硝酸の反応 ◆ Δ_rG −812.98 kJ/mol K 2.68 × 10¹⁴² pK −142.43: Si結晶性固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-石英 + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−825.20	−812.98	−41.2	20.9
ケイ素 1 mol あたり	−825.20	−812.98	−41.2	20.9
硝酸 1 mol あたり	−206.30	−203.25	−10.3	5.22
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−825.20	−812.98	−41.2	20.9
四酸化二窒素 1 mol あたり	−412.60	−406.49	−20.6	10.4
水 1 mol あたり	−412.60	−406.49	−20.6	10.4

標準状態における変化 (2)

ケイ素と硝酸の反応 ◆ Δ_rG −811.77 kJ/mol K 1.64 × 10¹⁴² pK −142.22: Si結晶性固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-クリストバライト + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−823.74	−811.77	−40.3	20.7
ケイ素 1 mol あたり	−823.74	−811.77	−40.3	20.7
硝酸 1 mol あたり	−205.94	−202.94	−10.1	5.17
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−823.74	−811.77	−40.3	20.7
四酸化二窒素 1 mol あたり	−411.87	−405.88	−20.1	10.3
水 1 mol あたり	−411.87	−405.88	−20.1	10.3

標準状態における変化 (3)

ケイ素と硝酸の反応 ◆ Δ_rG −811.60 kJ/mol K 1.54 × 10¹⁴² pK −142.19: Si結晶性固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-トリディマイト + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−823.32	−811.60	−39.5	21.1
ケイ素 1 mol あたり	−823.32	−811.60	−39.5	21.1
硝酸 1 mol あたり	−205.83	−202.90	−9.88	5.28
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−823.32	−811.60	−39.5	21.1
四酸化二窒素 1 mol あたり	−411.66	−405.80	−19.8	10.6
水 1 mol あたり	−411.66	−405.80	−19.8	10.6

標準状態における変化 (4)

ケイ素と硝酸の反応 ◆ Δ_rG −807.04 kJ/mol K 2.44 × 10¹⁴¹ pK −141.39: Si結晶性固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂非晶質固体 + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−817.75	−807.04	−36.1	20.9
ケイ素 1 mol あたり	−817.75	−807.04	−36.1	20.9
硝酸 1 mol あたり	−204.44	−201.76	−9.03	5.22
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−817.75	−807.04	−36.1	20.9
四酸化二窒素 1 mol あたり	−408.88	−403.52	−18.1	10.4
水 1 mol あたり	−408.88	−403.52	−18.1	10.4

標準状態における変化 (5)

ケイ素と硝酸の反応: Si非晶質固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-石英 + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−829.4	–	–	–
ケイ素 1 mol あたり	−829.4	–	–	–
硝酸 1 mol あたり	−207.3	–	–	–
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−829.4	–	–	–
四酸化二窒素 1 mol あたり	−414.7	–	–	–
水 1 mol あたり	−414.7	–	–	–

標準状態における変化 (6)

ケイ素と硝酸の反応: Si非晶質固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-クリストバライト + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−827.9	–	–	–
ケイ素 1 mol あたり	−827.9	–	–	–
硝酸 1 mol あたり	−207.0	–	–	–
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−827.9	–	–	–
四酸化二窒素 1 mol あたり	−413.9	–	–	–
水 1 mol あたり	−413.9	–	–	–

標準状態における変化 (7)

ケイ素と硝酸の反応: Si非晶質固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂結晶性固体α-トリディマイト + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−827.5	–	–	–
ケイ素 1 mol あたり	−827.5	–	–	–
硝酸 1 mol あたり	−206.9	–	–	–
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−827.5	–	–	–
四酸化二窒素 1 mol あたり	−413.8	–	–	–
水 1 mol あたり	−413.8	–	–	–

標準状態における変化 (8)

ケイ素と硝酸の反応: Si非晶質固体 + 4HNO₃液体
⟶
SiO₂非晶質固体 + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−822.0	–	–	–
ケイ素 1 mol あたり	−822.0	–	–	–
硝酸 1 mol あたり	−205.5	–	–	–
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−822.0	–	–	–
四酸化二窒素 1 mol あたり	−411.0	–	–	–
水 1 mol あたり	−411.0	–	–	–

水溶液における変化

ケイ素と硝酸の反応: Si結晶性固体 + 4HNO₃水溶液 (解離状態)
⟶
SiO₂水溶液 (非解離状態) + 2N₂O₄液体 + 2H₂O液体

	標準反応エンタルピー Δ_rH° kJ · mol⁻¹	標準反応ギブスエネルギー Δ_rG° kJ · mol⁻¹	標準反応エントロピー Δ_rS° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準反応定圧熱容量 Δ_rC_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
反応式 1 mol あたり	−678.2	–	–	–
ケイ素 1 mol あたり	−678.2	–	–	–
硝酸 1 mol あたり	−169.6	–	–	–
二酸化ケイ素 1 mol あたり	−678.2	–	–	–
四酸化二窒素 1 mol あたり	−339.1	–	–	–
水 1 mol あたり	−339.1	–	–	–

反応物の熱力学データ

化学式	標準生成エンタルピー Δ_fH° kJ · mol⁻¹	標準生成ギブスエネルギー Δ_fG° kJ · mol⁻¹	標準モルエントロピー S° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準モル定圧熱容量 C_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
Si (cr)	0^[1]	0^[1]	18.83^[1]	20.00^[1]
Si (am)	4.2^[1]	–	–	–
Si (g)	455.6^[1]	411.3^[1]	167.97^[1]	22.251^[1]
HNO₃ (l)	-174.10^[1]	-80.71^[1]	155.60^[1]	109.87^[1]
HNO₃ (g)	-135.06^[1]	-74.72^[1]	266.38^[1]	53.35^[1]
HNO₃ (ai)	-207.36^[1]	-111.25^[1]	146.4^[1]	-86.6^[1]
HNO₃ (l) 1水和物	-473.46^[1]	-328.77^[1]	216.90^[1]	182.46^[1]
HNO₃ (l) 3水和物	-1056.04^[1]	-811.09^[1]	346.98^[1]	325.14^[1]

* (cr):結晶性固体, (am):非晶質固体, (g):気体, (l):液体, (ai):水溶液 (解離状態)

生成物の熱力学データ

化学式	標準生成エンタルピー Δ_fH° kJ · mol⁻¹	標準生成ギブスエネルギー Δ_fG° kJ · mol⁻¹	標準モルエントロピー S° J · K⁻¹ · mol⁻¹	標準モル定圧熱容量 C_p° J · K⁻¹ · mol⁻¹
SiO₂ (cr) α-石英	-910.94^[1]	-856.64^[1]	41.84^[1]	44.43^[1]
SiO₂ (cr) α-クリストバライト	-909.48^[1]	-855.43^[1]	42.68^[1]	44.18^[1]
SiO₂ (cr) α-トリディマイト	-909.06^[1]	-855.26^[1]	43.5^[1]	44.60^[1]
SiO₂ (am)	-903.49^[1]	-850.70^[1]	46.9^[1]	44.4^[1]
SiO₂ (g)	-322^[1]	–	–	–
SiO₂ (ao)	-897.0^[1]	–	–	–
N₂O₄ (l)	-19.50^[1]	97.54^[1]	209.2^[1]	142.7^[1]
N₂O₄ (g)	9.16^[1]	97.89^[1]	304.29^[1]	77.28^[1]
H₂O (cr)	–	–	–	–
H₂O (l)	-285.830^[1]	-237.129^[1]	69.91^[1]	75.291^[1]
H₂O (g)	-241.818^[1]	-228.572^[1]	188.825^[1]	33.577^[1]

* (cr):結晶性固体, (am):非晶質固体, (g):気体, (ao):水溶液 (非解離状態), (l):液体

参考文献

参考文献一覧

1
Janiel J. Reed (1989)
The NBS Tables of Chemical Thermodynamic Properties: Selected Values for Inorganic and C1 and C2 Organic Substances in SI Units
https://doi.org/10.18434/M32124
National Institute of Standards and Technology (NIST)
引用リスト