Che tipo di ibridizzazione ha lo zolfo nell’acido solforico? Essendo la molecola tetraedrica mi verrebbe da pensare ibridazione sp3, ma lo zolfo forma un dippio legame con due degli ossigeni e quindi questi due legami in piu’ da quali orbitali vengono e con che ibridizzazione?

Nel caso di una coordinazione tetradrica è possibile, partendo da orbitali s e p, ottenere quattro ibridi sp³ direzionati ai vertici di un tetraedro. 

Una simile descrizione per H₂SO₄ prevede lo zolfo ibridato sp³, formante quattro legami con altrettanti ossigeni; i due legami diretti verso gli ossigeni che non portano gli idrogeni (O1 e O2), sarebbero legami dativi (entrambi gli elettroni coinvolti in ciascun legame provengono dallo zolfo) e, in tal modo, ogni atomo della molecola si troverebbe ad avere l’ottetto completo (duetto, per H).

Un certo grado di retrodonazione è previsto, con la cessione di elettroni presenti in orbitali p sugli ossigeni (O1 e O2) agli orbitali d sullo zolfo, per formare legami di tipo pi greco (in effetti, gli orbitali 3d nello zolfo hanno un’energia vicina a quelli 3s e 3p e possono essere coinvolti nel legame). In questo senso il legami S-O1 e S-O2 avrebbero, almeno parzialmente, un carattere di doppio legame.

Un calcolo quantomeccanico ab initio della struttura elettronica della molecola in oggetto, seguito dall’analisi topologica della densità elettronica (secondo il metodo di Bader) consente una verifica di questa descrizione qualitativa del legame: gli ossigeni O1 e O2 presentano due lone pair (lp1, lp2) ciascuno, di carattere prevalentemente sp² (angolo  lp1-O1-lp2: 119.4°),  rispettivamente sopra e sotto il piano definito dai tre atomi O1, S e O2; il terzo ibrido sp² punta verso S e rimane un orbitale p, su ciascun ossigeno, libero per formare il legame pi greco con gli orbitali d su S.

Un’analisi di Mulliken della funzione d’onda elettronica assegna una popolazione di circa 0.6 elettroni agli orbitali d di S, confermando il quadro sopra descritto.