El documento describe dos estructuras de enlace posibles para el ion sulfato. La primera, propuesta por Lewis, involucra cuatro enlaces simples entre el átomo de azufre y los átomos de oxígeno. La segunda, propuesta por Pauling, involucra dos enlaces dobles y dos enlaces simples, pero explica que todos los enlaces son equivalentes debido a la resonancia entre varias estructuras posibles.

1. Problemas y
ejercicios de
Principios de
Química
y Estructura
Atómica y
Molecular
Enlaces en el ion sulfato, de geometría
tetraédrica
Ejercicios
numéricos
de autoevaluación
Bloque 3

2. El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.

3. triplenlace.com
Consejo
Trate de resolver este ejercicio (y todos) por sí
mismo/a antes de ver las soluciones. Si no lo intenta,
no lo asimilará bien.
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.

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Si las distancias son iguales y los enlaces S–O se dirigen
hacia los vértices de un tetraedro (formando, pues,
iguales ángulos entre sí), eso indica que los cuatro
enlaces son iguales en sus propiedades
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
O
O
O
 ≈ 109,5°
S

d d ≈ 149 pm

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Vamos a proponer una estructura de enlaces
para el anión SO4
2– .
Para ello debemos considerar que tanto el S como
cada uno de los O aportan 6 electrones de valencia
(pues sus configuraciones electrónicas son
respectivamente, [Ne] 3s² 3p⁴ y [He] 2s2 2p4.
Por tanto, en total tendremos que distribuir 6·5 = 30
electrones, más dos debidos a la carga 2– del anión
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.

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Por simplicidad, escribiremos
los átomos en un plano
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
O
O
O S

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Como vamos a ver enseguida, cabría considerar dos
tipos de distribuciones electrónicas que expliquen que
los cuatro enlaces S—O son experimentalmente iguales.
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
O
O
O S

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
O
O
O S
1. El razonamiento más sencillo es que todos los enlaces son simples (o dobles; el caso
es que sean de un solo tipo); se debe a G. N. Lewis.
2. Pero existe otra interpretación más elaborada que propuso L. Pauling en la que el S
tendría enlaces con los O tanto simples como dobles (después veremos cómo se
puede compatibilizar ese hecho con la premisa de que los cuatro enlaces son iguales)

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En la propuesta de Lewis, el S utiliza cuatro de sus
electrones para enlazarse mediante enlaces simples con
los O (después colocaremos los otros dos electrones)
El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
O
O
O S

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Ahora pondremos a cada O sus seis electrones. Lo que vamos buscando
es que cada átomo tenga 8 electrones a su alrededor (octete de Lewis),
ya que se sabe que ese tipo de configuración es especialmente estable.
Como los O se tienen que enlazar con el S, uno de los electrones de
cada O lo aplicaremos a la formación de ese enlace

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Quedan 4 electrones por colocar, que son los dos restantes
del S más los dos de la carga del anión. Esos cuatro los
emplearemos para completar los octetes de los cuatro O

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Debe tenerse en cuenta que el problema consiste en distribuir 32 electrones entre
los 5 átomos, pero la procedecencia de cada electrón no tiene por qué ser la
señalada anteriormente. Por ejemplo, también sería aceptable esta distribución
Estos dos
pares de
electrones los
aportaría el S
para formar
enlace
“dativo” con
el O (así
llamado
porque el S es
el que da los
electrones
necesarios)
En esta otra
posibilidad,
estos dos pares
de electrones
los aportaría el
S para formar
enlace “dativo”
con el O
(enlace así
llamado
porque el S da
los electrones
necesarios)

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
En cualquier caso, en la estructura de Lewis el S central tendría dos cargas positivas.
(Las cargas se computan asignando a cada átomo los electrones que lo rodean más uno de
cada par de enlace, independientemente de que los haya aportado él o no. Por eso, el S tiene
aquí 4 electrones “propios” –uno por cada par compartido con el O–. Como un S aislado tiene
6 electrones y en esta forma de enlazamiento tiene 4, se considera que aquí tiene carga 2+)
++

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Por su parte, cada O portaría una carga negativa, ya que tiene 6
electrones propios más uno de los del enlace con S. Como un O
aislado tiene 6 electrones y aquí se cuentan 7, la carga del O es – 1
++
-
--
-

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
La estructura, representada de foma más simple, sería esta:
++
-
-
-
-

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
O más simplemente aún así
(para resaltar solo los enlaces):
++
-
-
-
-

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Vamos ahora con la propuesta de Pauling. En ella el S formaría
enlaces dobles con dos de los O y enlaces simples con los otros dos
O
OO
O
S
doble
doble simple
simple

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Cada O de los enlaces simples portaría una carga negativa, ya que
posee 7 electrones (sus 6 electrones más uno del par de enlace).
Pero cada O de los enlaces dobles no tendría carga, pues cuenta
con 4 electrones propios más 2 de los 4 del doble enlace
O
OO
O
S --

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
En cuanto a la regla del
octete de Lewis, en la
configuración de Pauling la
cumplen los O…
O
OO
O
S --

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
…pero no el S, que queda
rodeado de 12 electrones
O
OO
O
S --

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
La configuración escrita se puede
representar más sencillamente así
- -

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
O así (para destacar
solo los enlaces)
- -

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Ahora bien, esta estructura no parece cumplir lo expresado en el enunciado,
ya que en este se dice que los 4 enlaces miden lo mismo (149 pm). Si esta
fuera la estructura, dos enlaces deberían tener una medida y otros dos otra
(los dobles son más cortos, ya que suponen una mayor fuerza de unión)
- -
Pauling solucionó la
paradoja aplicando el
concepto de
“resonancia” entre
varias estructuras.
Así, la estructura
dibujada sería una de
las que se pueden
considerar, pero
habría otras
posibles…

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Permutando los simples y los dobles enlaces
tendríamos esta estructura análoga
-
-

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Todas las permutaciones posibles serían estas 6
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
-
-
-
----
-
--
- -

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Pero ¿cómo se interpreta esto? ¿Quiere decirse que, dado un conjunto de
moléculas SO4
2–, una de cada seis moléculas tendría una de las estructuras
representadas? No; todas las moléculas del conjunto tendrían la misma estructura
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
-
-
-
----
-
--
- -

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
Porque las estructuras representadas no son reales; son modelos (llamados “formas
canónicas”) La estructura real del SO4
2– se considera un “híbrido de resonancia” de
esas formas (e incluso de otras más no representadas por simplicidad)
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
O
OO S
O
-
-
-
----
-
--
- -

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Dicho “híbrido de resonancia” se suele representar así
O
OO S
O
-2

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Lo que quiere decir esta representación es lo siguiente: el S se une a cada O
mediante enlaces σ bien localizados que están representados con las líneas
continuas. Pero además existen dos enlaces π deslocalizados en toda la
molécula (líneas discontinuas).
O
OO S
O
-2

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Lo que quiere decir esta representación es lo siguiente: el S se une a cada O
mediante enlaces σ bien localizados que están representados con las líneas
continuas. Pero además existen dos enlaces π deslocalizados en toda la
molécula (líneas discontinuas).
O
OO S
O
-2
Los dos enlaces π no
unen al S con dos O,
sino con todos los O.
(Estos enlaces π
corresponden en
esta molécula a
orbitales
moleculares que se
dice que son
policéntricos por
afectar a varios
átomos)

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Lo que quiere decir esta representación es lo siguiente: el S se une a cada O
mediante enlaces σ bien localizados que están representados con las líneas
continuas. Pero además existen dos enlaces π deslocalizados en toda la
molécula (líneas discontinuas).
O
OO S
O
-2
Los dos enlaces π no
unen al S con dos O,
sino con todos los O.
(Estos enlaces π
corresponden en
esta molécula a
orbitales
moleculares que se
dice que son
policéntricos por
afectar a varios
átomos)
En conjunto
podríamos
decir que los
cuatro enlaces
no son ni
simples ni
dobles, sino
que su orden
de enlace es
aproximada-
mente igual a
1,5

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Todo ello
explicaría que
los cuatro
enlaces sean
iguales en
distancia de
enlace y que
fomen entre sí
ángulos
idéntidos
O
OO S
O
-2

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
O
OO S
O
-2
La teoría de la resonancia incluso podría admitir a la
estructura de Lewis que vimos anteriormente como
un híbrido de resonancia más
O
OO S
O
++
-
-
-
-

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
No hay que olvidar que estamos hablando de modelos que tratan
de explicar hechos experimentales.

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El ion sulfato es tetraédrico, con cuatro distancias iguales S–O de 149 pm.
Proponer una o varias estructuras de enlace consecuentes con estos hechos.
Pero ninguno de los modelos considerados explica completamente la
estructura del SO4
2– :
• El de Lewis acierta en que predice una carga sobre los átomos parecida a la
calculada por métodos teóricos
• El de Pauling predice unas distancias de enlace entre S y O intermedias
entre las de un enlace simple y uno doble, cosa que sucede en la realidad
No hay que olvidar que estamos hablando de modelos que tratan
de explicar hechos experimentales.

37. Problemas y ejercicios de
Principios de Química
y Estructura Atómica y Molecular
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y-estructura-atomica-y-molecular/
Más…

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