Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

Dados los iones ${\mathrm{F}}^{-}$ y ${\mathrm{O}}^{2-}$, justifique si las afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas:

a) Los dos iones tienen el mismo número de protones.

b) Estas dos especies son isoelectrónicas.

c) Los dos iones son isótopos del neón (Ne).

d) La molécula ${\mathrm{F}}_2\mathrm{O}$ es apolar.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{iones}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{mismo}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{protones.}}$

$\mathbf{\text{Falsa.}}$ El número de protones es el número atómico, y es lo que define de qué elemento se trata; no cambia al formarse un ion, que solo gana o pierde electrones.

El flúor tiene $Z=9$ y el oxígeno $Z=8$, de modo que:

${\mathrm{F}}^{-}:9\text{ protones}{\mathrm{O}}^{2-}:8\text{ protones}$

Son elementos distintos, así que su número de protones es necesariamente distinto.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Estas}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{especies}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{isoelectr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicas.}}$

$\mathbf{\text{Verdadera.}}$ Dos especies son isoelectrónicas cuando tienen el mismo número de electrones y la misma configuración electrónica.

El flúor neutro tiene 9 electrones y al ganar uno se queda con 10; el oxígeno neutro tiene 8 y al ganar dos se queda también con 10:

${\mathrm{F}}^{-}:1s^{2}2s^{2}2p^6{\mathrm{O}}^{2-}:1s^{2}2s^{2}2p^6$

Ambos alcanzan la configuración del neón. Eso no significa que sean iguales: como el oxígeno tiene menos protones para retener a los mismos diez electrones, su carga nuclear efectiva es menor y el ${\mathrm{O}}^{2-}$ es un ion más voluminoso que el ${\mathrm{F}}^{-}$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{iones}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{is}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{topos}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ne}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{(Ne).}}$

$\mathbf{\text{Falsa}}$, y conviene no confundir los dos conceptos.

Los $\mathbf{\text{is}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{topos}}$ son átomos del $\mathbf{\text{mismo}}\mathbf{\text{elemento}}$, es decir, con el mismo número atómico, que difieren en el número de neutrones y por tanto en el número másico. El ${}^{35}\mathrm{C}\mathrm{l}$ y el ${}^{37}\mathrm{C}\mathrm{l}$ son isótopos.

Aquí se trata de tres elementos distintos —flúor, oxígeno y neón— con números atómicos 9, 8 y 10. Lo que comparten ${\mathrm{F}}^{-}$, ${\mathrm{O}}^{2-}$ y el neón es la configuración electrónica: son $\mathbf{\text{isoelectr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicos}}$, no isótopos.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{F₂O}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{apolar.}}$

$\mathbf{\text{Falsa.}}$ Hay que mirar la geometría antes de decidir.

El oxígeno es el átomo central: aporta 6 electrones de valencia, emplea dos en los enlaces con los flúores y le quedan $\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{pares}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{enlazantes}}$. En total hay cuatro pares alrededor del oxígeno, dispuestos en tetraedro, pero como solo dos posiciones llevan átomo la geometría molecular es $\mathbf{\text{angular}}$, igual que la del agua.

Cada enlace O–F es polar, porque el flúor es más electronegativo que el oxígeno (4,0 frente a 3,4) y el par compartido se desplaza hacia el flúor. Al estar la molécula doblada, esos dos momentos dipolares no están enfrentados y su suma vectorial no se anula:

${\vec{\mu }}_{\text{total}}\mathrm{\ne }\vec{0}$

Por tanto el ${\mathrm{F}}_2\mathrm{O}$ es una molécula $\mathbf{\text{polar}}$. Solo sería apolar si la geometría fuese lineal, cosa que impiden los pares libres del oxígeno.