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 $\mathrm{F_2O}$ es apolar.

$\textbf{a) Los dos iones tienen el mismo número de protones.}$

$\textbf{Falsa.}$ 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:

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

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

$\textbf{b) Estas dos especies son isoelectrónicas.}$

$\textbf{Verdadera.}$ 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:

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

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 $\mathrm{F^-}$.

$\textbf{c) Los dos iones son isótopos del neón (Ne).}$

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

Los $\textbf{isótopos}$ son átomos del $\textbf{mismo elemento}$, es decir, con el mismo número atómico, que difieren en el número de neutrones y por tanto en el número másico. El $^{35}\mathrm{Cl}$ y el $^{37}\mathrm{Cl}$ 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 $\textbf{isoelectrónicos}$, no isótopos.

$\textbf{d) La molécula F₂O es apolar.}$

$\textbf{Falsa.}$ 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 $\textbf{dos pares no enlazantes}$. En total hay cuatro pares alrededor del oxígeno, dispuestos en tetraedro, pero como solo dos posiciones llevan átomo la geometría molecular es $\textbf{angular}$, 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:

$\vec\mu_{\text{total}} \neq \vec 0$

Por tanto el $\mathrm{F_2O}$ es una molécula $\textbf{polar}$. Solo sería apolar si la geometría fuese lineal, cosa que impiden los pares libres del oxígeno.