Un modelo de electrones libres en un metal, tratados como un gas de partículas cargadas.El modelo de gas de electrones trata los electrones libres de un metal como un gas de partículas cargadas, ignorando la red periódica de iones positivos salvo como un fondo uniforme. Esta simplificación captura la física esencial de la conductividad eléctrica y térmica, y explica por qué los metales son brillantes y maleables. Es el punto de partida para entender fenómenos más complejos como la superconductividad y el magnetismo.
El modelo fue desarrollado por Paul Drude en 1900, poco después del descubrimiento del electrón, y posteriormente refinado por Hendrik Lorentz y Arnold Sommerfeld.
En un metal, los electrones más externos de los átomos están débilmente ligados y pueden moverse libremente por todo el material. El modelo de gas de electrones supone que estos electrones se comportan como un gas ideal clásico, colisionando entre sí y con los iones de la red, pero moviéndose de manera independiente por lo demás. Esto permite usar la mecánica estadística para derivar propiedades como la conductividad de Drude, que relaciona la corriente eléctrica con el campo eléctrico aplicado.
Se utiliza para estimar la conductividad eléctrica y térmica de los metales, y para comprender el comportamiento de los electrones en dispositivos semiconductores y en la física de plasmas.
El modelo de gas de electrones predice que la capacidad calorífica de un metal debería ser mucho mayor de lo que realmente es, una discrepancia que solo se resolvió con la llegada de la mecánica cuántica.
