Syyt vapaiden elektronien muodostumiseen
Metalli-atomeissa on yleensä vähemmän elektronia ulommassa kerroksessa, ja ydin on heille vähemmän houkutteleva. Kun metalliatomit yhdistyvät muodostamaan metallikiteen, ulkokerroksen elektronit poistuvat kantaatomista ja niistä tulee vapaita elektroneja. Monet, monet vapaat elektronit muodostavat elektronipilven (tai elektronikaasun). Ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta vapaat elektronit voivat siirtyä suunnattua liikettä virran muodostamiseksi.
Ydin vetää elektroneja ja liikkuu ytimen ympäri. Atomiytimien vetovoima on jaettu vahvoihin ja heikkoihin. Kun kaksi eri atomia ovat lähellä toisiaan, tietyissä olosuhteissa (kuten lämpötilan nousu), ytimen ulkopuolella olevien elektronien nopeus kiihtyy, mikä tekee elektronista houkuttelevamman. Ydin houkuttelee menneisyyttä ja jättää alkuperäisen ytimen muodostamaan vapaan elektronin. Toinen syy on, että ulkoisten olosuhteiden (kuten lämpötilan nousun) johdosta elektronin liikkuvuus paranee. Koska atomiytimien vetovoima toteutetaan tietyllä alueella, lämpötila lisää elektronin kineettistä energiaa ja lisää sen kykyä liikkua. Tietyllä todennäköisyydellä liike, joka ylittää atomin ytimen vetovoima-alueen, saa elektronit pakenemaan atomin ytimen sidoksesta ja muodostavat vapaan elektronin. Ensimmäinen syy kuuluu kemialliseen muutokseen, jälkimmäisen tulisi kuulua fysikaaliseen muutokseen, koska uutta ainetta ei muodostu, mutta jälkimmäisen vapaan elektronin muodostamisprosessi on tarkalleen täydellisen kemiallisen reaktion välireaktion linkki.