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La estructura de Lewis del ácido sulfúrico es un enlace simple S –O, un doble enlace S –O, un doble enlace S –O y un enlace simple S –O; el S central tiene 4 dominios de electrones (0 pares solitarios), dando una disposición tetraédrica de dominio de electrones y una geometría molecular tetraédrica con un ángulo de enlace 109,5°. S se describe mejor como sp3-hibridado, y ácido sulfúrico es apolar porque los dipolos de enlace se cancelan por simetría molecular.
Figura 1: Estructura de Lewis de ácido sulfúrico (H2O4S)
| Fórmula química | H2O4S |
| Número CAS | 7664-93-9 |
| Total de electrones de valencia | 32 |
| Estructura de Lewis | Enlace simple S – O, doble enlace S – O, doble enlace S – O y enlace simple S – O |
| Geometría electrónica | tetraédrica |
| Geometría molecular | tetraédrica |
| Modelo de hibridación | sp3 (S central) |
| Ángulo de enlace | 109,5° |
| Polaridad | Molécula apolar |
El ácido sulfúrico es el producto químico industrial de mayor volumen; se produce mediante el proceso de contacto (SO3 + H2O → H2SO4). Es el agente dominante para el procesamiento de fertilizantes fosfato (ácido fosfórico, MAP/DAP), lixiviación de minerales, refinación de petróleo y decapado/limpieza de metales.
Su fuerte acidez y poder deshidratante lo hacen imprescindible en valoraciones, sulfonación de detergentes y colorantes, y en la fabricación de pigmentos, explosivos y baterías (electrolito plomo-ácido).
Para dibujar la estructura ácido sulfúrico de Lewis, primero contamos el total de electrones de valencia. H2O4S contiene 2×1 (H) + 4×6 (O) + 6 (S); la carga neta de 0 da un total de 32 electrones de valencia para colocar.
El átomo central es S. Es el átomo menos electronegativo capaz de formar enlaces múltiples y está rodeado por los átomos terminales más electronegativos; El hidrógeno, cuando está presente, siempre ocupa una posición terminal. Las consideraciones de electronegatividad sitúan la densidad electrónica hacia los átomos terminales.
Electrones de valencia totales = 2×1 (H) + 4×6 (O) + 6 (S) = 32 electrones.
Coloque S en el centro y conecte cada átomo circundante con un enlace simple, complete los octetos en los átomos terminales y coloque los electrones restantes en el átomo central. La distribución de electrones resultante es: S –O enlace simple, S –O doble enlace, S –O doble enlace y S –O enlace simple; no hay parejas solitarias en S.
Por lo tanto, contar los electrones enlazantes y no enlazantes alrededor de S satisface el requisito de octeto/octeto expandido para la estructura dibujada.
Esta especie está mejor representada por estructuras de resonancia; el enlace π se deslocaliza sobre los átomos terminales equivalentes, por lo que todos los enlaces S-terminales son equivalentes en el híbrido de resonancia.
La teoría VSEPR establece que los dominios de electrones 4 alrededor de S se organizan para minimizar la repulsión mutua, dando una geometría de dominio de electrones tetraédrica.
Debido a que 0 de estos dominios son pares solitarios (y los pares solitarios se repelen más fuertemente que los pares enlazantes), la geometría molecular observada es tetraédrica; el ángulo del enlace S se establece en 109.5° en lugar del valor ideal para la geometría del dominio electrónico.
Una aproximación VSEPR útil es: repulsión de par solitario-par solitario > repulsión de par solitario-par enlazante > repulsión de par enlazante-par enlazante. Con 0 pares solitarios en S, los dominios de pares solitarios ocupan posiciones que minimizan la repulsión general al tiempo que acercan los dominios de enlace (y por lo tanto los átomos enlazados).
En el modelo convencional de enlace localizado, S utiliza orbitales híbridos sp3 para formar las direcciones equivalentes 4 del dominio electrónico (4 enlace + 0 par solitario).
Carga formal en la central S = V − N − ½B = 6 − 0 − ½×12 = 0. La estructura de Lewis preferida lleva carga formal cero en el átomo central (y en los terminales), por lo que es el contribuyente dominante.
El ácido sulfúrico es apolar. Aunque los enlaces S-terminales individuales son polares cuando los átomos difieren en electronegatividad, la geometría tetraédrica hace que su suma vectorial sea cero, por lo que no hay un dipolo molecular neto.
El átomo de azufre en ácido sulfúrico es hipervalente (octeto expandido); la disposición tetraédrica de cuatro ligandos de oxígeno es el ejemplo de libro de texto de un patrón de dominio electrónico AX4 construido sobre un átomo central del tercer período.
Consistente con VSEPR y la química estructural de los oxoácidos.Su carácter apolar gobierna la solvatación y el comportamiento intermolecular; especifique el grado y el manejo al realizar el abastecimiento.
| Especies | Fórmula | Átomo central | Dominios de electrones | Geometría molecular | Polaridad |
|---|---|---|---|---|---|
| Ácido sulfúrico | H2O4S | S | 4 | tetraédrica | Apolar |
| Dióxido de azufre | SO2 | S | 3 | angular | Polar |
| trióxido de azufre | O3S | S | 3 | trigonal plana | Apolar |
| hexafluoruro de azufre | F6S | S | 6 | octaédrico | Apolar |
| tetrafluoruro de azufre | F4S | S | 5 | balancín | Polar |
| Sulfato | O4S | S | 4 | tetraédrica | Apolar |
El ácido sulfúrico es apolar. Su simetría tetraédrica cancela los dipolos de enlace exactamente.
S–O enlace sencillo, S–O doble enlace, S–O doble enlace y S–O enlace sencillo; no hay pares solitarios en S.. Utiliza todos los 32 electrones de valencia y la estructura preferida lleva carga formal cero en el átomo central.
El ángulo S es aproximadamente 109,5°. La repulsión de par solitario comprime el ángulo desde el valor tetraédrica ideal.
El modelo convencional es sp3. ácido sulfúrico tiene 4 dominios de electrones alrededor del S central.
El número CAS es 7664-93-9. PubChem (CID 1118) y NIST lo identifica con H2O4S; Úselo para localizar proveedores y registros de bases de datos.
Alcance técnico: Las estructuras de Lewis, VSEPR y la hibridación son descripciones basadas en modelos para la comunicación química y la predicción de estructuras; La estructura electrónica molecular real se representa con mayor precisión mediante métodos de orbitales moleculares y de química cuántica. Los grados comerciales varían sustancialmente según el proveedor y el uso previsto; CAS 7664-93-9 identifica la sustancia, no una especificación de pureza universal.
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