离子为正四面体形，硫原子以sp3杂化轨道成键。
硫酸根是一个硫原子和四个氧原子通过共价键连接形成的正四面体结构。硫原子位于正四面体的中心位置，而四个氧原子则位于它的四个顶点，一组氧硫氧键的键角为109度28分，而一组氧硫键的键长为1、44埃。因硫酸根得到两个电子才形成稳定的正四面体结构，因此带负电，且很容易与金属离子或铵根结合，形成离子化合物而稳定下来。
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