Sabendo que, nos ácidos oxigenados (fórmula-base: HxEOy ), os átomos de H ionizáveis estão ligados a átomos de O , formando grupos - OH e que todos os átomos de O estão ligados ao átomo de E , escreva as fórmulas estruturais dos ácidos a seguir:
g) \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4};

Passo 1

O que o problema pede: escrever a fórmula estrutural do ácido \mathrm{H_{2}SO_{4}} usando a regra dada: nos ácidos oxigenados os átomos de H ionizáveis estão ligados a átomos de O formando grupos -\mathrm{OH} e todos os átomos de O estão ligados ao átomo central \mathrm{E}.
Informações relevantes do enunciado e do próprio composto:
  • A fórmula molecular é \mathrm{H_{2}SO_{4}}.
  • Pela regra, os 2 átomos de \mathrm{H} ionizáveis estão ligados a oxigênios, portanto há dois grupos -\mathrm{OH}.
  • Existem 4 átomos de \mathrm{O} ao todo e todos estão ligados ao átomo central \mathrm{S}.
  • Logo: \mathrm{S} é o átomo central ligado a 4 oxigênios; dois desses oxigênios levam \mathrm{H} (são -\mathrm{OH}) e os outros dois são oxigênios restantes.

Passo 2

Entendendo como satisfazer as valências dos átomos (aula rápida e prática):
  • Hidrogênio ( \mathrm{H}) forma sempre 1 ligação. Quando o enunciado diz que os H ionizáveis estão ligados a O formando -\mathrm{OH}, cada \mathrm{H} fica ligado a um \mathrm{O} por uma ligação simples.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}) costuma “gostar” de ter 8 elétrons ao seu redor (regra do octeto). Na prática, um oxigênio em um grupo -\mathrm{OH} faz duas ligações (uma com H e outra com o S) e tem dois pares não-ligantes (lone pairs). Para os oxigênios que não carregam H, a forma mais comum de satisfazer o octeto é formando uma ligação dupla com o enxofre (S=O).
  • Enxofre ( \mathrm{S}) está no terceiro período e pode expandir o octeto (aceitar mais de 8 elétrons ao formar ligações), por isso pode ligar-se a quatro oxigênios formando combinações de ligações simples e duplas.

Passo 3

Aplicando isso ao caso concreto \mathrm{H_{2}SO_{4}}:
  • Temos 4 oxigênios ligados a \mathrm{S}. Dois desses oxigênios ficarão como -\mathrm{OH} (porque há 2 hidrogênios ionizáveis).
  • Os outros dois oxigênios, para completarem seu octeto e minimizar cargas formais, ficam ligados ao \mathrm{S} por ligações duplas ( \mathrm{S=O}).
  • Assim a montagem lógica é: coloque \mathrm{S} no centro, ligue quatro \mathrm{O} a ele; em duas dessas \mathrm{O} coloque um \mathrm{H} cada formando -\mathrm{OH}; nas outras duas faça ligações duplas \mathrm{S=O}.

Passo 4

Verificando formalmente (curtinho sobre cargas formais, para você usar na prova):
  • Conta rápida de cargas formais mostra que, com duas \mathrm{S=O} e duas \mathrm{S-OH}, as cargas formais dos átomos ficam próximas de zero (estrutura estável): isso confirma que a escolha de duas duplas e duas simples é razoável.
  • Em palavras simples: cada \mathrm{O} duplamente ligado fica neutro, cada \mathrm{O} de -\mathrm{OH} também fica neutro, e o \mathrm{S} termina com carga formal zero — portanto é uma representação aceitável.

Passo 5

Escrevendo a fórmula estrutural de forma condensada e usual (modo de anotar em prova):
A fórmula estrutural que representa o ácido sulfúrico é
\mathrm{HO-S(=O)(=O)-OH},
onde aparecem dois grupos -\mathrm{OH} e dois oxigênios duplamente ligados ao enxofre.

Resposta

\mathrm{HO-S(=O)(=O)-OH}

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