Vodiče a izolátory
Způsob, jakým se atomové vazby spojují, ovlivňuje elektrické vlastnosti materiálů, které tvoří. Například v materiálech držených pohromadě kovovou vazbou se elektrony volně pohybují mezi kovovými ionty. Tyto elektrony se budou volně pohybovat, pokud bude použita elektrická síla. Například, pokud je měděný drát připojen přes póly baterie, elektrony proudí uvnitř drátu. Teče tedy elektrický proud a měď je označována jako vodič.
Tok elektronů uvnitř dirigenta však není tak jednoduchý. Volný elektron se na chvíli zrychlí, ale poté se srazí s iontem. Při kolizním procesu bude část energie získané elektronem přenesena na iont. V důsledku toho se iont bude pohybovat rychleji a pozorovatel si všimne zvýšení teploty drátu. Tato přeměna elektrické energie z pohybu elektronů na tepelnou energii se nazývá elektrický odpor. V materiálu s vysokým odporem se drát rychle zahřeje, jak elektrický proud teče. V materiálu s nízkým odporem, jako je měděný drát, většina energie zůstává s pohybujícími se elektrony, takže materiál je dobrý v pohybu elektrické energie z jednoho bodu do druhého. Vynikající vodivost spolu s relativně nízkými náklady je důvodem, proč se měď běžně používá v elektrických rozvodech.
Přesná opačná situace nastává v materiálech, jako jsou plasty a keramika, ve kterých jsou elektrony všechny zamčeny v iontových nebo kovalentních vazbách. Když jsou tyto druhy materiálů umístěny mezi póly baterie, neproudí žádný proud - prostě se nemohou pohybovat žádné elektrony. Takové materiály se nazývají izolátory.
Magnetické vlastnosti
Magnetické vlastnosti materiálů také souvisejí s chováním elektronů v atomech. Elektronu na oběžné dráze lze považovat za miniaturní smyčku elektrického proudu. Podle zákonů elektromagnetismu vytvoří taková smyčka magnetické pole. Každý elektron na oběžné dráze kolem jádra vytváří své vlastní magnetické pole a součet těchto polí spolu s vnitřními poli elektronů a jádra určuje magnetické pole atomu. Pokud se všechna tato pole nezruší, atom lze považovat za malý magnet.
Ve většině materiálů tyto atomové magnety ukazují náhodnými směry, takže materiál samotný není magnetický. V některých případech - například když jsou náhodně orientované atomové magnety umístěny do silného vnějšího magnetického pole - se seřadí, čímž se během procesu posiluje vnější pole. Tento jev je znám jako paramagnetismus. V několika kovech, jako je železo, jsou interatomické síly takové, že atomové magnety jsou uspořádány přes oblasti několik tisíc atomů napříč. Tyto oblasti se nazývají domény. V normálním železa jsou domény orientovány náhodně, takže materiál není magnetický. Pokud je však železo vloženo do silného magnetického pole, domény se zarovná a zůstanou zarovnané i po odstranění vnějšího pole. Výsledkem bude, že kus železa získá silné magnetické pole. Tento jev je znám jako ferromagnetismus. Tímto způsobem jsou vyrobeny permanentní magnety.
