Кратко: кислотность оксидов определяется (1) степенью окисления центрального элемента, (2) его электроотрицательностью (полярностью связи M–O), (3) ионным vs ковалентным характером связи и структурой (решётка, молекула, сетка), а также (4) стабильностью сопряжённой основы (резонанс, делокализация).
Факторы и их влияние (с примерами):
- Степень окисления. При росте положительной степени окисления центральный атом сильнее тянет электроны от кислорода, образуя полярные ковалентные M–O, где центральный атом электронно-дефицитен — оксид проявляет кислотные свойства (чаще как Льюис‑кислота или образует оксокислоты). Пример: для серы
${\text{SO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}\rightleftharpoons {\text{H}}_2{\text{SO}}_3$ (S в $+4$, слабая кислота),
${\text{SO}}_3+{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ (S в $+6$, сильная кислота).
- Электроотрицательность и полярность связи. Большая разница электроотрицательностей → ионная M–O связь → образуется ${\text{O}}^{2-}$ → основные свойства:
${\text{Na}}_2\text{O}+{\text{H}}_2\text{O}\to 2\text{NaOH}$.
Меньшая разница и сильная поляризация в сторону O (центральный атом электро‑дефицитный) → кислотные свойства:
${\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}\rightleftharpoons {\text{H}}_2{\text{CO}}_3$.
- Ионная vs ковалентная природа и структура. Ионные оксиды лёгких щелочных и щёлочноземельных металлов — сильно основные; с увеличением заряда и малого радиуса ионная решётка становится более прочной (высокая энергия решётки) и растворимость/осн. характер уменьшаются (например, $\text{MgO}$ менее основен и менее растворим, чем ${\text{Na}}_2\text{O}$: $\text{MgO}+{\text{H}}_2\text{O}\rightleftharpoons {\text{Mg(OH)}}_2$ — малорастворим).
- Амфотерность при промежуточной электроотрицательности/ковалентности. Пример алюминия:
${\text{Al}}_2{\text{O}}_3+6\text{HCl}\to 2{\text{AlCl}}_3+3{\text{H}}_2\text{O}$ (кислотная реакция),
${\text{Al}}_2{\text{O}}_3+2\text{NaOH}+3{\text{H}}_2\text{O}\to 2{\text{Na[Al(OH)}}_4]$ (основная реакция).
- Стабильность сопряжённой базы (делокализация, резонанс) усиливает кислотность оксида, т.к. кислота легче отдаёт протон, если конъюгированная основа стабилизирована. Пример: ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ сильная, потому что ${\text{SO}}_4^{2-}$ сильно делокализована.
Общее эмпирическое правило:
- В пределах периода: кислотность оксидов растёт слева направо (металлические → амфотерные → неметаллические кислые).
- Для одного элемента: кислотность растёт с увеличением степени окисления.
Наглядный дополнительный пример высокого окислительного состояния металла: ${\text{Mn}}_2{\text{O}}_7+{\text{H}}_2\text{O}\to 2{\text{HMnO}}_4$ — кислый характер при высоком ${\text{Mn}}^{+7}$.
Таким образом: электронная структура (заряд, делокализация) и полярность связи определяют, будет ли оксид давать ${\text{OH}}^{-}$ (основной), принимать электронную пару/образовывать кислоты (кислотный) или вести себя амфотерно.