Årsager til dannelse af frie elektroner
Metalatomer har generelt færre elektroner i det ydre lag, og kernen er mindre attraktiv for dem. Når metalatomer kombineres og dannes en metalkrystall, forlader det ydre lagelektroner det overordnede atom og bliver frie elektroner. Mange, mange frie elektroner danner en elektronsky (eller elektrongas). Under handling af et eksternt elektrisk felt kan frie elektroner gennemgå retningsbestemt bevægelse for at danne en strøm.
Elektroner tiltrækkes af kernen og bevæger sig rundt om kernen. Tiltrækningen af atomkerner er opdelt i stærk og svag. Når to forskellige atomer er tæt på hinanden, under visse betingelser (såsom temperaturstigning), accelereres hastigheden for elektroner uden for kernen, hvilket gør elektronerne mere attraktive. Kernen tiltrækker fortiden og forlader den originale kerne for at danne et frit elektron. En anden grund er, at på grund af eksterne forhold (såsom temperaturstigning) forbedres elektronens evne til at bevæge sig. Da atomkerners tiltrækningsevne realiseres inden for et vist interval, øger temperaturen elektronens kinetiske energi og øger dens evne til at bevæge sig. Med en vis sandsynlighed vil bevægelsen ud over attraktionens rækkevidde for atomkernen forårsage, at elektronerne slipper ud fra bindingen af den atomære kerne og danner et frit elektron. Den førstnævnte årsag hører til kemisk ændring, sidstnævnte bør høre til fysisk ændring, fordi der ikke dannes noget nyt stof, men processen med at danne sidstnævnte frie elektron er nøjagtigt et mellemreaktionsforbindelse for en komplet kemisk reaktion.