¿Es posible crear un solvato cristalino de electrones?

Question

Vale, sé que esto parece una locura ridícula, pero se pueden obtener electrones solvatados añadiendo sodio metálico a una solución líquida de amoníaco.

La reacción química tal y como está escrita en mi libro de química inorgánica es la siguiente:

$$\ce{Na + x NH3 -> Na+ + e(NH3)_x-}$$

Se observa un brillo metálico, y se supone que tiene una banda de absorción a aproximadamente $1500\ \mathrm{nm}$ que se expande en el rango de luz visible correspondiente a los electrones solvatados.

Estos electrones pueden reaccionar con alquinos como agentes reductores muy potentes para eliminar un H de un C unido por un triple enlace, liberando también gas hidrógeno como tal. Esto ocurre en la solución hecha por un metal alcalino, no de electrones puros extraídos

$$\ce{RC#CH + e- -> RC#C- + 1/2 H2}$$

Así que me preguntaba si los electrones puros se pueden disolver en amoníaco, si a alguien se le ocurre algún medio por el cual se puedan extraer estos electrones de la capa, todavía disueltos por el amoníaco, y se pueda utilizar alguna química de reacción para atrapar los electrones en una jaula de carbono en forma de sólido. Ya se sabe que el potasio puede ser atrapado electrostáticamente en la valinomicina entre los grupos carbonilo de la valinomicina.

Aunque pueden ser diferentes pequeñas moléculas han sido atrapados en fullerenos. Si los electrones pudieran solidificarse extrayéndolos de la capa metálica en la reacción propuesta, e interactuando con una "molécula huésped" en la química huésped-huésped, ¿cree que estos materiales serían altamente conductores? Me parece que los electrones capturados tendrían una química muy diferente a la de metales como el cobre, que pierden electrones cuando los atraviesa la corriente. Quizás si estos electrones pudieran ser absorbidos por nanotubos de carbono, la conductividad de los nanotubos aumentaría significativamente y estos complejos de electrones podrían ser significativamente más potentes computacionalmente que los chips de silicio.

He aquí un experimento de los científicos de la Universidad de Nottingham que muestra la solvatación de electrones: https://www.youtube.com/watch?v=tYjQXjUUvwY

¿Qué opina al respecto? ¿Alguna idea?

Answer 1

En primer lugar, me gustaría aconsejarte que leas sobre los eléctricos, que se mencionan en los comentarios. En segundo lugar no voy a escribir sobre los electrides porque los enlaces que aparecen en los comentarios los explican mucho mejor. Así que voy a ser un poco abstracto con esta pregunta.
El primer problema al que te enfrentarás es la ley de Coulomb: $$\mathbf F=\frac{1}{4\pi \epsilon_{0}}\frac{Q_{1}Q_{2}}{|\mathbf r|^{2}}\frac{\mathbf r}{|\mathbf r|}$$ Si de alguna manera pudieras preparar incluso $0.01$ moles de electrones, serían atraídos por los iones de los que estuvieran separados con mucha fuerza incluso a kilómetros de distancia. El segundo problema es que los electrones no pueden ser simplemente atrapados en ninguna sustancia debido a su naturaleza ondulatoria y tenderían a "permanecer" en un estado localizado o deslocalizado en las moléculas. Y aqui vienen las dos cosas principales que impiden que tales cosas existan:
1. Distribución de cargas
Si un cuerpo conductor está cargado, la carga tiende a acumularse en los bordes, y en tu situación la fuerza de repulsión entre los electrones sería tan grande, que se "patearían" unos a otros en los bordes de los trozos de la sustancia, por lo que ésta perdería sus electrones.Un fenómeno interesante tendría dicha sustancia: Supongamos que la sustancia que contiene los electrones es un líquido. Todos los electrones se encontrarían en la superficie del líquido debido al efecto Faraday y cuando la superficie del líquido es perturbada aparecen ondas en su superficie. Supongamos que los electrones de alguna manera no pueden ser expulsados de la superficie. Entonces siempre habria corriente electrica en el liquido porque los electrones siempre tratarian de llegar al borde mas agudo de la superficie y el liquido generaria campos magneticos extremadamente complejos debido a las corrientes que fluyen en la superficie del liquido (estoy tan entusiasmado con la idea de un liquido asi, estoy tan triste que no tengo ni idea de como seria posible hacerlo)
2. 2. Mecánica cuántica
La separación de bandas determina si una sustancia es un aislante, un semiconductor o un conductor. Y añadir más electrones a algo no modifica los huecos de banda. Por ejemplo, si cargo una barra de plástico con electrones, no se convertirá en un conductor. Pero hay una solución alternativa. Si dopas la sustancia puedes modificar la energía de la banda prohibida y puede ser más conductora, pero no puedes simplemente atrapar electrones en algo ( Centros F son una historia completamente diferente). Imagina irradiar nanotubos de carbono con electrones. No sospecharía que se volvieran más conductores .
De todos modos la mejor fuente de electrones puros es un cañón de electrones
Si quieres profundizar tus conocimientos sobre la naturaleza de los electrones y la conductividad te aconsejo que aprendas algo de física del estado sólido, mecánica cuántica y electromagnetismo.(Ninguno de ellos es un programa ligero de fin de semana)