原子が近接になると、価電子は互いに相互作用できます。この相互作用は、ある原子から別の原子への原子価電子の移動につながり、陽イオンと負イオンの形成をもたらす可能性があります。あるいは、価電子電子は2つ以上の原子間で共有され、共有結合を形成することができます。
場合によっては、原子価の電子を原子から完全に取り除き、正に帯電したイオンを残すことができます。イオン化として知られるこのプロセスは、原子がX線やガンマ線などの高エネルギー放射にさらされたとき、または十分なエネルギーを持つ別の原子または分子と衝突するときに発生する可能性があります。
自由電子は、熱エネルギーを介して生成することもできます。物質が加熱されると、原子と分子が運動エネルギーを獲得し、より激しく振動させます。温度が上昇すると、振動はよりエネルギーが高まり、原子電子が原子から外れ、遊離電子と正の帯電イオンが形成されます。このプロセスは、熱イオン化として知られています。
最後に、光排出を通じて自由電子を生成できます。光排出は、光が材料と相互作用するときに発生します。光の光子が原子または分子を攻撃すると、エネルギーを電子に伝達し、原子または分子から電子を排出します。このプロセスは光電効果として知られており、フォトダイオードや太陽電池などのさまざまな光電子デバイスの基礎です。
