Raons per a la formació d’electrons lliures
Els àtoms metàl·lics solen tenir menys electrons a la capa exterior i el nucli és menys atractiu per a ells. Quan els àtoms metàl·lics es combinen per formar un cristall metàl·lic, els electrons de la capa exterior deixen l’àtom principal i es converteixen en electrons lliures. Molts, molts electrons lliures formen un núvol d’electrons (o gas d’electrons). Sota l'acció d'un camp elèctric extern, els electrons lliures poden experimentar un moviment direccional per formar un corrent.
Els electrons són atrets pel nucli i es mouen pel nucli. L’atracció de nuclis atòmics es divideix en forts i febles. Quan dos àtoms diferents estan a prop, en determinades condicions (com ara l'augment de la temperatura), s'accelera la velocitat dels electrons fora del nucli, fent que els electrons siguin més atractius. El nucli atrau el passat i deixa el nucli original per formar un electró lliure. Una altra raó és que a causa de les condicions externes (com ara l'augment de la temperatura), es millora la capacitat de moviment de l'electró. Atès que la capacitat d’atracció dels nuclis atòmics es realitza dins d’un rang determinat, la temperatura augmenta l’energia cinètica de l’electró i augmenta la seva capacitat de moviment. Amb una certa probabilitat, el moviment més enllà del rang d’atracció del nucli atòmic farà que els electrons s’escapen de l’enllaç del nucli atòmic i formin un electró lliure. El primer motiu pertany al canvi químic, el segon hauria de pertànyer al canvi físic, ja que no es forma cap substància nova, però el procés de formació d’aquest electró lliure és exactament un enllaç intermedi d’una reacció química completa.