Причини за образуването на свободни електрони
По принцип металните атоми имат по-малко електрони във външния слой и ядрото е по-малко привлекателно за тях. Когато металните атоми се комбинират, за да образуват метален кристал, електроните от външния слой напускат родителския атом и стават свободни електрони. Много, много свободни електрони образуват електронен облак (или електронен газ). Под действието на външно електрическо поле свободните електрони могат да преминат в посока на движение, за да образуват ток.
Електроните са привлечени от ядрото и се движат около ядрото. Привличането на атомни ядра се разделя на силни и слаби. Когато два различни атома са близо един до друг, при определени условия (като повишаване на температурата), скоростта на електроните извън ядрото се ускорява, което прави електроните по-привлекателни. Ядрото привлича миналото и оставя първоначалното ядро, за да образува свободен електрон. Друга причина е, че поради външни условия (като повишаване на температурата) способността на електрон да се движи е подобрена. Тъй като привличащата способност на атомните ядра се реализира в определен диапазон, температурата увеличава кинетичната енергия на електрона и увеличава способността му да се движи. С известна вероятност движението извън обхвата на привличане на атомното ядро ще доведе до избягване на електроните от връзката на атомното ядро и образуване на свободен електрон. Първата причина принадлежи на химичната промяна, втората трябва да принадлежи на физическата промяна, тъй като не се образува ново вещество, но процесът на образуване на последния свободен електрон е точно междинна реакционна връзка на пълна химическа реакция.