Escreva a estrutura de Lewis para as seguintes espécies (caso exista ressonância, apresente as estruturas dos contribuintes e do híbrido). Determine as cargas formais para átomos diferentes do hidrogênio.
\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis do ácido sulfúrico \mathrm{H_2SO_4}, incluindo cargas formais nos átomos (exceto hidrogênio) e, se houver, as estruturas de ressonância e o híbrido. O conteúdo usado aqui é desenho de estrutura de Lewis, distribuição de elétrons de valência, regra do octeto e cálculo de carga formal.

Passo 2

Contamos os elétrons de valência: cada \mathrm{H} contribui com 1, cada \mathrm{O} com 6 e \mathrm{S} com 6.
2\times1 + 4\times6 + 6 = 2 + 24 + 6 = 32\text{ elétrons.}é

Passo 3

Escolhemos enxergar o enxofre como átomo central ligado a quatro oxigênios. Como há dois átomos de hidrogênio, faz sentido colocar cada \mathrm{H} ligado a um oxigênio (formando dois grupos OH). O esqueleto fica:
H–O–S–O–H, mais dois oxigênios ligados diretamente a S.

Passo 4

Distribuímos pares eletrônicos seguindo o octeto:
  1. Ligamos todos os átomos com ligações simples: quatro ligações S–O (8 elétrons) e duas ligações O–H (4 elétrons), totalizando 12 elétrons usados.
  2. Restam 32 - 12 = 20 elétrons livres.
  3. Completamos os octetos dos oxigênios dos grupos OH: cada um já tem duas ligações (S–O e O–H), precisa de mais duas pares (4 elétrons) cada, totalizando 8 elétrons. Sobram 20 - 8 = 12.
  4. Os dois oxigênios restantes (ligados só a S) têm apenas uma ligação simples e precisam de três pares cada (6 elétrons cada), o que consome os 12 elétrons restantes.
Nesse arranjo todos os átomos têm octeto completo, mas a distribuição de cargas formais é alta no S.

Passo 5

Para minimizar cargas formais, expandimos o octeto do enxofre formando duas ligações duplas S=O nos dois oxigênios que estavam só com ligação simples. Isso transfere um par de elétrons de cada oxigênio para a ligação com S. A estrutura fica com:
\mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{S}(=\mathrm{O})_{2}-\mathrm{O}-\mathrm{H}.
Agora S tem 12 elétrons ao seu redor (é possível para elementos do 3.º período), e cada oxigênio duplamente ligado fica com octeto completo.

Passo 6

Calculamos as cargas formais \mathrm{FC} = V - [\text{não-ligante} + \tfrac12\,\text{ligante}]ã:
  • Enxofre \mathrm{S}: V=6, pares não-ligantes =0, elétrons de ligação =12 \mathrm{FC}_\mathrm{S} = 6 - (0 + 12/2) = 6 - 6 = 0.
  • Oxigênios duplamente ligados =O: cada um tem 2 pares não-ligantes (4 elétrons) e 4 elétrons de ligação → \mathrm{FC}_O = 6 - (4 + 4/2) = 6 - 6 = 0.
  • Oxigênios dos grupos OH: cada um tem 2 pares não-ligantes (4 elétrons) e duas ligações simples (4 elétrons) → \mathrm{FC}_O = 6 - (4 + 4/2) = 0.
  • Hidrogênios: sempre \mathrm{FC}_\mathrm{H}=0.
Como todas as cargas formais são zero, essa é a melhor e única estrutura de Lewis sem contribuição de ressonância adicional.

Resposta

A estrutura de Lewis do \mathrm{H_2SO_4} é:
\mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{S}(=\mathrm{O})_{2}-\mathrm{O}-\mathrm{H}
com todas as cargas formais nulas. Não há estruturas ressonantes relevantes além dessa.

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