Conductoare și izolatoare
Modul în care legăturile atomilor afectează proprietățile electrice ale materialelor pe care le formează. De exemplu, în materialele ținute împreună de legătura metalică, electronii plutesc vag între ionii metalici. Acești electroni vor fi liberi să se miște dacă se aplică o forță electrică. De exemplu, dacă un fir de cupru este atașat de-a lungul poliilor unei baterii, electronii vor curge în interiorul firului. Astfel, un curent electric curge, iar cuprul este declarat un conductor.
Fluxul de electroni în interiorul unui conductor nu este chiar atât de simplu. Un electron liber va fi accelerat un timp, dar apoi se va ciocni cu un ion. În procesul de coliziune, o parte din energia dobândită de electron va fi transferată ionului. Ca urmare, ionul se va mișca mai repede, iar un observator va observa creșterea temperaturii firului. Această conversie a energiei electrice din mișcarea electronilor în energie termică se numește rezistență electrică. Într-un material cu rezistență ridicată, sârma se încălzește rapid pe măsură ce curge curentul electric. Într-un material cu rezistență scăzută, precum sârma de cupru, cea mai mare parte a energiei rămâne cu electronii în mișcare, astfel încât materialul este bun pentru a muta energia electrică dintr-un punct în altul. Proprietatea sa excelentă de conducere, împreună cu costul său relativ redus, este motivul pentru care cuprul este utilizat în mod obișnuit în cablarea electrică.
Situația exactă opusă se obține în materiale, cum ar fi plasticul și ceramica, în care electronii sunt blocați în legături ionice sau covalente. Atunci când aceste tipuri de materiale sunt plasate între poli ai unei baterii, nu curge curent - pur și simplu nu există electroni liberi să se miște. Astfel de materiale se numesc izolatori.
Proprietăți magnetice
Proprietățile magnetice ale materialelor sunt, de asemenea, legate de comportamentul electronilor în atomi. Un electron în orbită poate fi gândit ca o buclă în miniatură de curent electric. Conform legilor electromagnetismului, o astfel de buclă va crea un câmp magnetic. Fiecare electron din orbită în jurul unui nucleu își produce propriul câmp magnetic, iar suma acestor câmpuri, împreună cu câmpurile intrinseci ale electronilor și nucleului, determină câmpul magnetic al atomului. Dacă nu se anulează toate aceste câmpuri, atomul poate fi gândit ca un magnet minuscul.
În majoritatea materialelor acești magneți atomici indică direcții aleatorii, astfel încât materialul în sine nu este magnetic. În unele cazuri - de exemplu, când magneții atomici orientați aleatoriu sunt plasați într-un câmp magnetic extern puternic - se aliniază, întărind câmpul extern în proces. Acest fenomen este cunoscut sub numele de paramagnetism. În câteva metale, cum ar fi fierul, forțele interatomice sunt astfel încât magneții atomici se aliniază pe regiuni la câteva mii de atomi de-a lungul. Aceste regiuni se numesc domenii. În fier normal domeniile sunt orientate la întâmplare, deci materialul nu este magnetic. Dacă fierul este introdus într-un câmp magnetic puternic, domeniile se vor alinia și vor rămâne aliniate chiar și după eliminarea câmpului extern. Drept urmare, bucata de fier va dobândi un câmp magnetic puternic. Acest fenomen este cunoscut sub denumirea de ferromagnetism. Magneții permanenți sunt realizați în acest fel.
