Konduktor dan isolator
Cara ikatan atom bersama-sama mempengaruhi sifat listrik dari bahan yang mereka bentuk. Misalnya, dalam bahan yang disatukan oleh ikatan logam, elektron melayang bebas di antara ion-ion logam. Elektron ini akan bebas bergerak jika gaya listrik diterapkan. Misalnya, jika kabel tembaga dipasang di kutub baterai, elektron akan mengalir di dalam kabel. Dengan demikian, arus listrik mengalir, dan tembaga dikatakan sebagai konduktor.
Aliran elektron di dalam konduktor tidak sesederhana itu. Elektron bebas akan dipercepat untuk sementara waktu tetapi kemudian akan bertabrakan dengan ion. Dalam proses tumbukan, sebagian energi yang diperoleh oleh elektron akan ditransfer ke ion. Akibatnya, ion akan bergerak lebih cepat, dan pengamat akan melihat kenaikan suhu kawat. Konversi energi listrik ini dari gerakan elektron menjadi energi panas disebut hambatan listrik. Dalam material dengan resistansi tinggi, kawat memanas dengan cepat saat arus listrik mengalir. Dalam material dengan resistansi rendah, seperti kawat tembaga, sebagian besar energinya tetap berada pada elektron yang bergerak, sehingga material tersebut pandai memindahkan energi listrik dari satu titik ke titik lainnya. Properti konduktor yang sangat baik, bersama dengan biayanya yang relatif rendah, adalah mengapa tembaga umumnya digunakan dalam kabel listrik.
Situasi yang berlawanan terjadi pada material, seperti plastik dan keramik, di mana elektron-elektronnya dikunci menjadi ikatan ionik atau kovalen. Ketika bahan-bahan semacam ini ditempatkan di antara kutub-kutub baterai, tidak ada arus yang mengalir — tidak ada elektron yang bebas bergerak. Bahan semacam itu disebut isolator.
Sifat magnetik
Sifat magnetik material juga terkait dengan perilaku elektron dalam atom. Sebuah elektron dalam orbit dapat dianggap sebagai loop miniatur dari arus listrik. Menurut hukum elektromagnetisme, loop seperti itu akan menciptakan medan magnet. Setiap elektron yang mengorbit di sekitar nukleus menghasilkan medan magnetnya sendiri, dan jumlah medan-medan ini, bersama-sama dengan bidang intrinsik dari elektron dan nukleus, menentukan medan magnet atom. Kecuali jika semua bidang ini dibatalkan, atom dapat dianggap sebagai magnet kecil.
Dalam sebagian besar material, magnet atom ini menunjuk ke arah acak, sehingga material itu sendiri tidak bersifat magnetis. Dalam beberapa kasus — misalnya, ketika magnet atom yang berorientasi acak ditempatkan dalam medan magnet luar yang kuat — mereka berbaris, memperkuat medan eksternal dalam proses tersebut. Fenomena ini dikenal sebagai paramagnetisme. Dalam beberapa logam, seperti besi, gaya interatomik sedemikian rupa sehingga magnet atom berbaris di atas wilayah beberapa ribu atom. Wilayah ini disebut domain. Pada besi normal, domain diorientasikan secara acak, sehingga materialnya tidak magnetis. Namun, jika besi diletakkan dalam medan magnet yang kuat, domain-domain tersebut akan sejajar, dan mereka akan tetap berbaris bahkan setelah medan eksternal dihilangkan. Akibatnya, potongan besi akan memperoleh medan magnet yang kuat. Fenomena ini dikenal sebagai feromagnetisme. Magnet permanen dibuat dengan cara ini.
