מוליכים ומבודדים
הדרך בה אטומים קשורים זה לזה משפיעה על התכונות החשמליות של החומרים שהם יוצרים. לדוגמה, בחומרים המוחזקים על ידי הקשר המתכתי, אלקטרונים צפים באופן רופף בין יוני המתכת. אלקטרונים אלה יהיו חופשיים לנוע אם מופעל כוח חשמלי. לדוגמה, אם חוט נחושת מחובר לרוחב קטבי הסוללה, האלקטרונים יזרמו בתוך החוט. לפיכך, זרם חשמלי זורם, ונאמר כי הנחושת היא מוליך.
זרימת האלקטרונים בתוך מוליך אינה פשוטה כל כך. אלקטרון חופשי יואץ לזמן מה אך לאחר מכן יתנגש ביון. בתהליך ההתנגשות, חלק מהאנרגיה שרכש האלקטרון יועבר ליון. כתוצאה מכך, היון ינוע מהר יותר, וצופה יבחין בעליית הטמפרטורה של התיל. המרה זו של אנרגיה חשמלית מתנועת האלקטרונים לאנרגיית חום נקראת התנגדות חשמלית. בחומר בעל עמידות גבוהה החוט מתחמם במהירות עם זרם חשמלי זורם. בחומר בעל התנגדות נמוכה, כמו חוטי נחושת, מרבית האנרגיה נשארת עם האלקטרונים הנעים, כך שהחומר טוב בהעברת אנרגיה חשמלית מנקודה אחת לאחרת. המאפיין המוליך המצויין שלו, יחד עם העלות הנמוכה יחסית שלו, הוא הסיבה הנפוצה משמשת בדרך כלל בחיווט חשמל.
המצב ההפוך הגמור משיג חומרים, כמו פלסטיק וקרמיקה, בהם האלקטרונים נעולים כולם בקשרים יוניים או קוולנטיים. כאשר חומרים מסוג זה ממוקמים בין קטבי הסוללה, אין זרם זורם - פשוט אין אלקטרונים חופשיים לנוע. חומרים כאלה נקראים מבודדים.
תכונות מגנטיות
התכונות המגנטיות של חומרים קשורות גם להתנהגות האלקטרונים באטומים. ניתן לראות באלקטרון במסלולו לולאה זעירה של זרם חשמלי. על פי חוקי האלקטרומגנטיות, לולאה כזו תיצור שדה מגנטי. כל אלקטרון במסלול סביב גרעין מייצר שדה מגנטי משלו, וסכום השדות הללו, יחד עם השדות המהותיים של האלקטרונים והגרעין, קובע את השדה המגנטי של האטום. אלא אם כן כל השדות הללו מבטלים את החוץ, ניתן לחשוב על האטום כמגנט זעיר.
ברוב החומרים מגנטים אטומיים אלה מצביעים על כיוונים אקראיים, כך שהחומר עצמו אינו מגנטי. במקרים מסוימים - למשל כאשר מגנטים אטומיים מונחים באופן אקראי מונחים בשדה מגנטי חיצוני חזק - הם מתיישרים, ומחזקים את השדה החיצוני בתהליך. תופעה זו מכונה פרמגנטיות. בכמה מתכות, כמו ברזל, הכוחות הבין-אטומיים הם כאלה שהמגנטים האטומיים מתיישרים על איזורים בכמה אלפי אטומים לרוחב. אזורים אלה נקראים תחומים. בברזל רגיל, התחומים מכוונים באופן אקראי, כך שהחומר אינו מגנטי. אם מכניסים ברזל לשדה מגנטי חזק, עם זאת, התחומים יתיישרו, והם יישארו בשורה גם לאחר הסרת השדה החיצוני. כתוצאה מכך, חתיכת הברזל תרכוש שדה מגנטי חזק. תופעה זו מכונה פרומגנטיות. מגנטים קבועים מיוצרים בדרך זו.
