¿Cómo determinan los científicos experimentalmente (esto significa que no teóricamente) que un átomo no está enlazado con ningún otro átomo?

¿Qué pruebas de laboratorio se pueden realizar para determinar si una muestra desconocida (de cantidad macroscópica) contiene una mezcla de elementos puros o elementos unidos en una molécula?

• El enlace generalmente absorbe o libera energía, por lo que se pueden realizar experimentos en lo desconocido para medir la cantidad de energía desarrollada en respuesta a varios reactivos.
• Los átomos enlazados forman compuestos/moléculas con características físicas únicas. Al medir las diversas características de lo desconocido, podemos comparar esos parámetros físicos medidos con las propiedades físicas de muestras conocidas de elementos puros y sus compuestos.
• La comparación y el emparejamiento de los datos medidos con la tabla de valores registrados revelará si la incógnita estaba compuesta por elementos enlazados o una mezcla de elementos no enlazados puros.

Los experimentos para realizar en lo desconocido incluyen:

• 1) Mida la capacidad calorífica, el calor latente de fusión y el calor de vaporización de la incógnita.
• 2) Disolver lo desconocido en varios solventes: agua, ácido, álcali y solventes no polares. ¿Cuál es su solubilidad en cada uno?
• 3) Reaccionar lo desconocido con varios reactivos y medir la cantidad de energía liberada o absorbida y los compuestos formados.
• 4) Medir su temperatura de congelación y evaporación.
• 5) Llevar a cabo mediciones de cristalografía de rayos X: ¿cuál es el espaciado interatómico y el orden de empaquetamiento de lo desconocido?
• 6) Pesar y medir el desplazamiento de la incógnita para determinar su densidad.
• 7) Estimular lo desconocido con radiación de varias frecuencias y graficar sus frecuencias de emisión y absorción, reflectividad, transmisividad e índice de refracción.
• 8) Permitir que lo desconocido se difunda a través de una columna o tira con y sin carga eléctrica ya diferentes pH.

Pero, posiblemente, la pregunta es cómo determinar si dos átomos están unidos si la muestra contiene solo 2 átomos. En ese caso, debemos medir las firmas de estado cuántico asociadas con átomos enlazados y no enlazados para dar evidencia de la presencia o ausencia de enlaces.

• Cuando dos átomos se unen, el proceso de unión absorberá o desarrollará energía. Por lo tanto, la masa de la molécula será diferente a la suma de la masa de los átomos individuales no enlazados. La detección del defecto de masa debido a la pérdida de energía debido al cambio de energía de enlace puede ser posible, pero dejaré los detalles de esta tecnología a otros con más conocimiento/experiencia en tales técnicas de laboratorio.
• La absorción y emisión de una sola molécula enlazada tendrá una firma espectral distinta. Puede haber una tecnología/instrumento que sea capaz de sondear la firma espectral de una muestra que contiene una sola molécula.
• Como se mencionó anteriormente, la respuesta de campo de masa de un átomo y una molécula puede medirse mediante la ionización, la aceleración y la desviación del campo de partículas en un radio diferente según su estado de ionización y su masa. Tal tecnología puede acelerar una sola molécula o átomo, pero normalmente se vaporiza una muestra más grande y se mide su masa por este método. Este método separa los átomos enlazados de los no enlazados por su radio de desviación.
• Y podemos inferir la presencia de un átomo o molécula por el fenómeno cuántico por excelencia: la longitud de onda de De Broglie de una masa de alta velocidad. Si bien se requieren múltiples partículas para formar un patrón, podemos acelerar átomos/moléculas ionizados, pasarlos a través de un interferómetro de doble rendija y observar el espaciado único de franjas claras y oscuras para cada masa a una velocidad determinada. El espacio creado por la muestra desconocida refleja su masa y, por lo tanto, la presencia o falta de unión en la muestra desconocida.