Il est beaucoup plus facile de l'expliquer sur un exemple plus simple - $ \ ce {O3} $ molecule. Il a une structure de résonance hybride de $ \ ce {O = O + -O -} $ et son miroir. Et bien sûr, l'atome central a l'état d'hybridation $ sp ^ 2 $. Une liaison ici est une liaison covalente normale et une autre liaison est dative: une paire d'électrons est donnée sur l'orbitale vacante de $ \ ce {O} $ atome avec tous les électrons appariés. dans $ \ ce {H2SO4} $ molécule aux liaisons sont de simples covalents ($ \ ce {S-OH} $ uns) et deux sont datifs ($ \ ce {S-O} $ uns). Un concept courant de dissociation d'électrons à ma connaissance est prouvé brocken par des calculs de chimie quantique et des expériences spectrales pour des composés hypervalents de $ \ ce {P} $ et $ \ ce {S} $.

Un peu plus intéressant exemple est $ \ ce {XeF2} $ molécule, où une liaison à trois atomes à quatre électrons $ \ ce {F-Xe-F} $ est formée, qui peut être considérée comme un hybride de raison de structure $ \ ce {F-Xe + \ F -} $ et son miroir $ \ ce {F- \ Xe + -F} $

Bien sûr, ce schéma est encore loin d'être parfait, car la réalité est beaucoup plus compliquée, mais si vous ne le faites pas souhaitent suivre des cours de chimie quantique, cela devrait suffire. Cependant, je vous recommande de rechercher "MO LCAO model": c'est assez simple et très utile. Il est également souvent utilisé dans les livres et articles de chimie avancée.

L'explication de Permeakra est parfaite, mais je n'ai pas vraiment compris le résultat avant de visiter la page Wikipédia sur Sulfate.

La caractéristique centrale de la question et la confusion était la raison pour laquelle une configuration à dix électrons adopterait une configuration sp3 plus reflétant un octet. Cela a été une source de confusion qui remonte à Gilbert Lewis qui a initialement proposé l'ajustement de structure ci-dessous d'une hybridation sp3 (modèle 2):

Linus Pauling intervient pour proposent que deux des orbitales d jouent un rôle suggérant qu'il devrait y avoir une hybridation sp3d2. Le problème se pose alors avec le rôle des liaisons Pi et leur intégration dans la structure avec la proposition que les orbitales p occupées se chevauchent avec les orbitales d vides.

En fin de compte, à partir de calculs informatiques, il s'avère que le soufre est effectivement chargé et qu'il y a très peu de caractère pi. Comme conclu dans Quelle est la pertinence des doubles liaisons S = O et P = O pour la description des molécules d'acide H2SO3, H2SO4 et H3PO4, respectivement?, le modèle 1 avec des liaisons S = O est une merde complète même mais c'est ainsi que nous enseignons la chimie au lycée et au collège.

Je suppose qu'une autre façon de poser cette question est de savoir quelle est l'hybridation de H2SO4?

Une meilleure façon de poser cette question pourrait être: "Quelle est l'hybridation de l'atome de soufre dans le sulfate d'hydrogène? "

L'atome de soufre a une liaison avec quatre autres atomes de cette molécule. Parce que les électrons essaient de rester aussi éloignés que possible les uns des autres selon la théorie de la répulsion des paires d'électrons à coquille de Valence (VSEPR), les autres atomes se sépareront autant que possible, ce qui se traduit par des liaisons distantes de 109,5 degrés. S'il s'agissait d'un arrangement plan carré, les liaisons ne seraient espacées que de 90 degrés, ce qui n'est pas aussi satisfaisant que l'arrangement tétraédrique le fournirait.

Selon mon livre, si le nombre de paires efficaces est de 4, l'arrangement est tétraédrique, et donc l'hybridation requise est $ sp ^ 3 $

Source: Zumdahl, Zumdahl, Chimie: une première approche des atomes

ISBN-13: 978-0840065322

Cela répond certainement à la question, mais pourquoi?

Cela a à voir avec les orbitales moléculaires, et comment elles ne contiennent qu'un certain nombre d'électrons, et elles préfèrent se répartir uniformément car dans le monde quantique, les électrons ont tendance à préférer l'état d'énergie le plus bas possible. Une fois que la liaison sigma est occupée, qui est la première orbitale appelée orbitale s, les électrons finissent par occuper les orbitales p, et lorsque les électrons sont partagés à travers ces orbitales, ils sont appelés liaisons pi, ils forment en fait une toute nouvelle orbitale, une orbitale moléculaire, qui permet le partage d'électrons entre deux atomes. Permettez-moi de vous référer à ce site Web pour vous aider à vous montrer visuellement ce qui se passe.

En fin de compte, il n'y a aucun moyen de prédire la structure d'une molécule donnée. Oui, avec l'expérience, on peut deviner correctement dans de nombreux cas, mais pas dans tous.

La façon dont tout cela fonctionne est de d'abord trouver la structure, puis ensuite élaborez le schéma de liaison qui donne cette structure. En principe, on peut faire un calcul de mécanique quantique ab initio , mais ce n'est pas vraiment pratique pour des molécules avec un bon nombre d'électrons comme $ \ ce {(NH3) 2SO4} $. Le plus souvent, une procédure d'approximation est utilisée.

Il existe deux approximations simples. L'un est les orbitales moléculaires, l'autre est l'approximation LCAO (combinaison linéaire d'orbitales atomiques). Ils décrivent la même chose mais utilisent un langage différent. Le choix de celui à utiliser appartient à la personne qui souhaite la réponse.

À titre d'exemple de tout cela, essayez de prédire la liaison et la structure de $ \ ce {H3PO4} $ sans connaître la réponse.

Le soufre a quatre orbitales $ sp ^ 3 $ (quatre $ \ sigma $ -bonds) avec de l'oxygène et deux $ \ pi $ -bonds ($ d $ orbitales). Dans le cas de $ \ ce {SO4 ^ {2 -}} $ ion, aussi soufre a aussi quatre orbitales $ sp ^ 3 $ et quatre $ \ pi $ -bonds avec $ d $ orbitales. L'électron de l'hydrogène se déplace vers les orbitales d du soufre