Årsaker til dannelse av frie elektroner
Metallatomer har generelt færre elektroner i det ytre laget, og kjernen er mindre attraktiv for dem. Når metallatomer kombineres for å danne en metallkrystall, forlater det ytre sjiktelektroner foreldrene og blir frie elektroner. Mange, frie elektroner danner en elektronisk sky (eller elektrongass). Under virkningen av et eksternt elektrisk felt kan frie elektroner gjennomgå retningsbevegelse for å danne en strøm.
Elektroner tiltrekkes av kjernen og beveger seg rundt kjernen. Attraksjonen til atomkjerner er delt inn i sterke og svake. Når to forskjellige atomer er nær hverandre, under visse forhold (for eksempel temperaturstigning), akselereres hastigheten på elektronene utenfor kjernen, noe som gjør elektronene mer attraktive. Kjernen tiltrekker fortiden og etterlater den opprinnelige kjernen for å danne et fritt elektron. En annen årsak er at på grunn av ytre forhold (som temperaturstigning) forbedres elektronens evne til å bevege seg. Siden attraksjonen til atomkjerner realiseres innenfor et visst område, øker temperaturen elektronisk kinetisk energi og øker dens evne til å bevege seg. Med en viss sannsynlighet vil bevegelsen utenfor attraksjonsområdet for atomkjernen føre til at elektronene slipper ut fra bindingen til atomkjernen og danner et fritt elektron. Den førstnevnte årsaken hører til kjemisk endring, den sistnevnte skal tilhøre fysisk forandring, fordi det ikke dannes noe nytt stoff, men prosessen med å danne sistnevnte frie elektron er nøyaktig en mellomliggende reaksjonslenke til en fullstendig kjemisk reaksjon.