Μέταλλα και ελεύθερα ηλεκτρόνια

Γιατί τα μέταλλα έχουν μεγάλη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα; Τα μέταλλα είναι κρυσταλλικά. Επίσης, από τα άτομα του μετάλλου έχουν αποσπασθεί ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια της εξωτερικής τροχιάς. Τα ηλεκτρόνια αυτά μπορούν να κινούνται χαοτικά οπουδήποτε, μέσα σε όλη την έκταση του μετάλλου. Γι' αυτό τα ονομάζουμε ελεύθερα ηλεκτρόνια. Άρα ο κρύσταλλος ενός μετάλλου αποτελείται από ένα πλέγμα θετικών ιόντων και από ελεύθερα ηλεκτρόνια. Επειδή τα ιόντα είναι θετικά ηλεκτρισμένα, μεταξύ τους αναπτύσσονται απωστικές δυνάμεις. Συγχρόνως, αναπτύσσονται ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των ιόντων και των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Οι Τόλμαν και Στιούαρτ είχαν ανακαλύψει ότι αρνητικά ηλεκτρισμένα σωματίδια μπορούν να μετακινούνται από μια περιοχή ενός μετάλλου σε άλλη (βλέπε κεφάλαιο 4-ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΌΣ). Αντιλαμβανόμαστε τώρα, ότι αυτά τα σωματίδια όντως υπάρχουν. Είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια.