Λόγοι για το σχηματισμό ελεύθερων ηλεκτρονίων
Τα άτομα μετάλλων γενικά έχουν λιγότερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στρώμα και ο πυρήνας είναι λιγότερο ελκυστικός σε αυτά. Όταν τα άτομα μετάλλων συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μεταλλικό κρύσταλλο, τα εξωτερικά στρώματα ηλεκτρόνια φεύγουν από το γονικό άτομο και γίνονται ελεύθερα ηλεκτρόνια. Πολλά, πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα σύννεφο ηλεκτρονίων (ή ηλεκτρόνιο). Κάτω από τη δράση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μπορούν να υποστούν κατευθυντική κίνηση για να σχηματίσουν ένα ρεύμα.
Τα ηλεκτρόνια έλκονται από τον πυρήνα και κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Η έλξη των ατομικών πυρήνων χωρίζεται σε ισχυρά και αδύναμα. Όταν δύο διαφορετικά άτομα είναι κοντά το ένα κάτω στο άλλο, υπό ορισμένες συνθήκες (όπως αύξηση της θερμοκρασίας), η ταχύτητα των ηλεκτρονίων έξω από τον πυρήνα επιταχύνεται, καθιστώντας τα ηλεκτρόνια πιο ελκυστικά. Ο πυρήνας προσελκύει το παρελθόν και αφήνει τον αρχικό πυρήνα για να σχηματίσει ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ένας άλλος λόγος είναι ότι λόγω των εξωτερικών συνθηκών (όπως η άνοδος της θερμοκρασίας), βελτιώνεται η ικανότητα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Δεδομένου ότι η ικανότητα έλξης των ατομικών πυρήνων πραγματοποιείται μέσα σε ένα ορισμένο εύρος, η θερμοκρασία αυξάνει την κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου και αυξάνει την ικανότητά του να μετακινείται. Με κάποια πιθανότητα, η κίνηση πέρα από την περιοχή έλξης του ατομικού πυρήνα θα προκαλέσει τη διαφυγή των ηλεκτρονίων από τη δέσμευση του ατομικού πυρήνα και θα σχηματίσει ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Ο πρώτος λόγος ανήκει στη χημική μεταβολή, ο τελευταίος πρέπει να ανήκει σε φυσική αλλαγή, επειδή δεν σχηματίζεται νέα ουσία, αλλά η διαδικασία σχηματισμού του τελευταίου ελεύθερου ηλεκτρονίου είναι ακριβώς ένας ενδιάμεσος δεσμός αντίδρασης πλήρους χημικής αντίδρασης.