Кратко: кислотность/основность оксидов связана с положением элемента в Периодической таблице, его электроотрицательностью, металлическим характером и степенью окисления: чем более металлический и менее электроотрицательный элемент — тем более основной (ионный) оксид; чем более неметалличен и в высокой степени окисления — тем более кислый (ковалентный, электрофильный) оксид. Амфотерные оксиды — промежуточные.
Основные закономерности
- По периоду (слева направо): кислотность оксидов обычно увеличивается: от основных (металлы) → амфотерных (металлоиды/п‑блок металлы) → кислотных (неметаллы). Пример для $\text{периода}3$: $\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{O}$ (основной), $\mathrm{MgO}$ (основной), $\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ (амфотерный), $\mathrm{Si}{\mathrm{O}}_2$ (кислотный/кислотокислотный), ${\mathrm{P}}_4{\mathrm{O}}_{10}$, $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$, $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_7$ (кислотные).
- По группе (сверху вниз): с увеличением атомного радиуса и металлического характера оксиды становятся менее кислотными и более основными. Например, в одной группе оксиды неметаллов наверху — кислые ($\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$), ниже — слабее кислые или амфотерные ($\mathrm{Se}{\mathrm{O}}_2$, $\mathrm{Te}{\mathrm{O}}_2$).
Влияние электроотрицательности и строения
- Электроотрицательность центрального атома: высокая электроотрицательность и/или высокая степень окисления делают связь M–O более поляризованной в пользу кислорода, но одновременно центральный атом сильно тянет электронную плотность, что делает оксид электрофильным/кислотным (образует кислоты в воде или принимает электронную пару как Льюис‑кислота). Низкая электроотрицательность → ионный характер M–O, наличие ${\mathrm{O}}^{2-}$ → протон-акцептор → основность.
- Степень окисления: при более высокой степени окисления центрального атома кислотность обычно растёт. Примеры: $\mathrm{CrO}$ (низкая ст.ок. — более основной), $\mathrm{C}{\mathrm{r}}_2{\mathrm{O}}_3$ (средняя — амфотерный), $\mathrm{Cr}{\mathrm{O}}_3$ (высокая — кислый).
- Структура: ионные кристаллические оксиды (лази) даёт гидроксиды при растворении в воде (основные). Ковалентные молекулярные оксиды часто образуют оксикислоты при гидратации.
Примеры реакций
$$\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2\mathrm{NaOH}(\text{основной})$$ $$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4(\text{кислотный})$$ Амфотерный пример:
$$\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3+6\mathrm{HCl}\to 2\mathrm{AlC}{\mathrm{l}}_3+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$ $$\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3+2\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}+3{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}{)}_4{]}^{-}$$
Короткое правило для запоминания: левее и ниже в ПТ → более металлический → оксид более основной; правее и выше → более неметаллический и/или в большей ст.ок. → оксид более кислотный.