Причини утворення вільних електронів
Атоми металу, як правило, мають менше електронів у зовнішньому шарі, і ядро для них менш привабливе. Коли атоми металу поєднуються з утворенням металевого кристала, електрони зовнішнього шару залишають батьківський атом і стають вільними електронами. Багато, багато вільних електронів утворюють електронну хмару (або електронний газ). Під дією зовнішнього електричного поля вільні електрони можуть зазнавати спрямованого руху, утворюючи струм.
Електрони притягуються ядром і рухаються навколо ядра. За атракціоном атомні ядра поділяються на сильні та слабкі. Коли два різних атоми близькі один до одного, за певних умов (таких як підвищення температури), швидкість електронів поза ядром прискорюється, що робить електрони більш привабливими. Ядро притягує минуле і залишає початкове ядро, щоб утворити вільний електрон. Ще одна причина полягає в тому, що завдяки зовнішнім умовам (наприклад, підвищення температури) поліпшується здатність електрона до руху. Оскільки здатність до притягання атомних ядер реалізується в певному діапазоні, температура збільшує кінетичну енергію електрона і збільшує його здатність рухатися. З певною вірогідністю рух за межі притягання атомного ядра призведе до виходу електронів із зв’язки атомного ядра та утворення вільного електрона. Перша причина належить до хімічної зміни, остання повинна належати до фізичної зміни, оскільки не утворюється нова речовина, але процес утворення останнього вільного електрона є саме проміжною ланкою реакції повної хімічної реакції.