Ledere og isolatorer
Den måde, atomer binder sammen, påvirker de elektriske egenskaber for de materialer, de danner. For eksempel, i materialer, der holdes sammen af den metalliske binding, flyder elektroner løst mellem metalionerne. Disse elektroner kan frit bevæge sig, hvis der udøves en elektrisk kraft. Hvis der f.eks. Er fastgjort en kobbertråd på tværs af et batteris poler, strømmer elektronerne inde i ledningen. Således strømmer en elektrisk strøm, og kobber siges at være en leder.
Strømmen af elektroner inde i en leder er dog ikke så enkel. Et frit elektron accelereres i et stykke tid, men kolliderer derefter med en ion. I kollisionsprocessen overføres noget af den energi, der erhvervet af elektronet, til ion. Som et resultat vil ionen bevæge sig hurtigere, og en observatør vil bemærke trådens temperaturstigning. Denne konvertering af elektrisk energi fra bevægelsen af elektronerne til varmeenergi kaldes elektrisk modstand. I et materiale med høj modstand opvarmes ledningen hurtigt, når elektrisk strøm flyder. I et materiale med lav modstand, såsom kobbertråd, forbliver det meste af energien hos de bevægende elektroner, så materialet er godt til at flytte elektrisk energi fra et punkt til et andet. Den fremragende ledende egenskab sammen med de relativt lave omkostninger er grunden til, at kobber ofte bruges til elektriske ledninger.
Den nøjagtige modsatte situation opnås i materialer, såsom plast og keramik, hvori elektronerne alle er låst i ioniske eller kovalente bindinger. Når disse slags materialer placeres mellem polerne i et batteri, strømmer der ingen strøm — der er simpelthen ingen elektroner fri til at bevæge sig. Sådanne materialer kaldes isolatorer.
Magnetiske egenskaber
Materiales magnetiske egenskaber er også relateret til opførsel af elektroner i atomer. Et elektron i kredsløb kan betragtes som en miniatyrsløjfe af elektrisk strøm. I henhold til lovgivningen om elektromagnetisme vil en sådan løkke skabe et magnetfelt. Hver elektron i kredsløb omkring en kerne producerer sit eget magnetiske felt, og summen af disse felter sammen med de intrinsiske felter i elektronerne og kernen bestemmer atomets magnetfelt. Medmindre alle disse felter annulleres, kan atomet betragtes som en lille magnet.
I de fleste materialer peger disse atommagneter i tilfældige retninger, så materialet i sig selv ikke er magnetisk. I nogle tilfælde - for eksempel når tilfældigt orienterede atommagneter er placeret i et stærkt eksternt magnetfelt - stiller de op på linje, hvilket styrker det ydre felt i processen. Dette fænomen er kendt som paramagnetisme. I nogle få metaller, såsom jern, er de interatomiske kræfter sådan, at atommagneterne stiller op over regioner et par tusinde atomer på tværs. Disse regioner kaldes domæner. I normalt jern orienteres domænerne tilfældigt, så materialet er ikke magnetisk. Hvis jern anbringes i et stærkt magnetfelt, vil domænerne imidlertid komme på linje, og de vil forblive på linje, selv efter at det eksterne felt er fjernet. Som et resultat får jernstykket et stærkt magnetfelt. Dette fænomen er kendt som ferromagnetisme. Permanente magneter fremstilles på denne måde.
