Vodiče a izolátory
Spôsob, akým sa atómy viažu, ovplyvňuje elektrické vlastnosti materiálov, ktoré tvoria. Napríklad v materiáloch držaných pohromade kovovou väzbou elektróny voľne plávajú medzi kovovými iónmi. Tieto elektróny sa budú voľne pohybovať, ak sa použije elektrická sila. Napríklad, ak je medený drôt pripojený cez póly batérie, elektróny prúdia vnútri drôtu. Preto tečie elektrický prúd a meď sa považuje za vodič.
Tok elektrónov vo vodiči však nie je celkom jednoduchý. Voľný elektrón sa na chvíľu zrýchli, ale potom sa zrazí s iónom. Pri kolíznom procese sa časť energie získanej elektrónom prenesie na ión. V dôsledku toho sa ión bude pohybovať rýchlejšie a pozorovateľ si všimne zvýšenie teploty drôtu. Táto premena elektrickej energie z pohybu elektrónov na tepelnú energiu sa nazýva elektrický odpor. V materiáli s vysokým odporom sa drôt zahrieva rýchlo, keď prúdi elektrický prúd. V materiáli s nízkym odporom, napríklad v medenom drôte, zostáva väčšina energie s pohybujúcimi sa elektrónmi, takže materiál je schopný prenášať elektrickú energiu z jedného bodu do druhého. Vynikajúca vodivosť spolu s relatívne nízkymi nákladmi je dôvodom, prečo sa meď bežne používa v elektrických rozvodoch.
Presná opačná situácia nastáva v materiáloch, ako sú plasty a keramika, v ktorých sú elektróny všetky zamknuté v iónových alebo kovalentných väzbách. Ak sú tieto druhy materiálov umiestnené medzi pólmi batérie, neprúdi žiadny prúd - jednoducho sa nemôžu pohybovať žiadne elektróny. Takéto materiály sa nazývajú izolátory.
Magnetické vlastnosti
Magnetické vlastnosti materiálov tiež súvisia so správaním elektrónov v atómoch. Elektrón na obežnej dráhe sa dá považovať za miniatúrnu slučku elektrického prúdu. Podľa zákonov elektromagnetizmu bude takáto slučka vytvárať magnetické pole. Každý elektrón na obežnej dráhe okolo jadra vytvára svoje vlastné magnetické pole a súčet týchto polí spolu s vnútornými poľami elektrónov a jadra určuje magnetické pole atómu. Pokiaľ sa všetky tieto polia nezrušia, atóm možno považovať za malý magnet.
Vo väčšine materiálov tieto atómové magnety smerujú náhodne, takže samotný materiál nie je magnetický. V niektorých prípadoch - napríklad keď sú náhodne orientované atómové magnety umiestnené do silného vonkajšieho magnetického poľa - sa zoradia, čím sa v procese posilní vonkajšie pole. Tento jav sa nazýva paramagnetizmus. V niekoľkých kovoch, ako je železo, sú interatomické sily také, že atómové magnety sú usporiadané nad oblasťami s priemerom niekoľkých tisíc atómov. Tieto oblasti sa nazývajú domény. V normálnom železe sú domény orientované náhodne, takže materiál nie je magnetický. Ak sa však železo vloží do silného magnetického poľa, domény sa zarovnajú a zostanú usporiadané aj po odstránení vonkajšieho poľa. Výsledkom bude, že kus železa získa silné magnetické pole. Tento jav sa nazýva feromagnetizmus. Týmto spôsobom sa vyrábajú permanentné magnety.
