A szabad elektronok kialakulásának okai
A fématomoknak általában kevesebb elektronja van a külső rétegben, és a mag kevésbé vonzó számukra. Amikor a fématomok fémkristályt képeznek, a külső réteg elektronjai elhagyják az alap atomot és szabad elektronokká válnak. Sok-sok szabad elektron elektronfelhőt (vagy elektrongázt) képez. Egy külső elektromos mező hatására a szabad elektronok irányított mozgáson mennek keresztül, hogy áramot képezzenek.
Az elektronokat a mag vonzza és mozognak a mag körül. Az atommagok vonzereje erős és gyenge részekre oszlik. Ha két különböző atom közel van egymáshoz, bizonyos körülmények között (például hőmérséklet-emelkedés), a magon kívüli elektronok sebessége felgyorsul, így az elektronok vonzóbbá válnak. A sejtmag vonzza a múltat és elhagyja az eredeti magot, hogy szabad elektronot képezzen. Egy másik ok az, hogy a külső feltételek (például a hőmérséklet emelkedése) miatt javul az elektron mozgási képessége. Mivel az atommagok vonzóképessége egy bizonyos tartományon belül megvalósul, a hőmérséklet növeli az elektron kinetikus energiáját és növeli annak mozgási képességét. Bizonyos valószínűséggel az atommag vonzó tartományán túli mozgás az elektronokat az atommag kötelékéből kiszabadulva szabad elektront képez. Az előbbi oka a kémiai változás, az utóbbinak a fizikai változáshoz kell tartoznia, mivel nem alakul ki új anyag, de az utóbbi szabad elektron képződésének folyamata pontosan egy teljes kémiai reakció közbenső reakció összeköttetése.