Fémek
A szilárd testek fennmaradó fő típusa a fém. A fémre jellemző a csillogása, az, hogy kalapálással könnyen deformálható (nem pedig összetörhető), valamint a nagy elektromos és hővezető képessége. A fémek sűrűsége általában nagyobb, mint a többi szilárd anyagtípusé. A fémek szerkezetére vonatkozó elméletek kiindulópontja az, hogy a fémeket úgy tekintjük, mint amelyek a fématomok kationjaiból állnak, amelyek az eldobott valenciaelektronok által alkotott tengerbe ágyazódnak. Ezeknek az elektronoknak a mozgékonysága magyarázza a fémek mechanikai, optikai és elektromos tulajdonságait. A gömb alakú kationok szorosan össze tudnak tömörülni, mégis helyileg semleges elektromos együtteseket eredményeznek. Ez annak köszönhető, hogy az elektronok képesek a kationok között szétterjedni és semlegesíteni a töltéseiket, függetlenül attól, hogy milyen szorosan vannak egymáshoz csomagolva. Az atomok szoros elrendeződése magyarázza a fémek nagy sűrűségét.
A kémiai kötés elméleteinek összefüggésében a fém egyetlen rendkívül nagy homonukleáris molekula. (Egy alternatív nézőpontot lásd: kristály.) Ha egy nátrium-fém mintát úgy gondolunk el, hogy az n nátriumatomból áll, ahol minden atomnak van egy 3s pályája, amelyet a molekuláris pályák felépítéséhez használhatunk, és minden atom egy-egy elektront szolgáltat egy közös medencébe, akkor ezekből az n atomi pályákból n molekuláris pálya konstruálható. Minden orbitálnak van egy jellegzetes energiája, és az n orbitál által lefedett energiák tartománya véges, bármilyen nagy is az n értéke. Ha n nagyon nagy, akkor ebből az következik, hogy a szomszédos molekuláris orbitálok közötti energiamegosztás nagyon kicsi, és n végtelenhez közeledve a nullához közelít. A molekulapályák ekkor egy energiasávot alkotnak. Egy másik hasonló sáv is kialakítható az atomok 3p pályáinak átfedésével, de a két sáv között jelentős sávhézag – azaz egy olyan energiarégió, amelyben nincsenek molekuláris pályák – van.
A 3s sáv ugyan gyakorlatilag folytonos, de valójában n diszkrét molekuláris pályából áll, amelyek mindegyike a Pauli-féle kizárási elv alapján két párosított elektront tartalmazhat. Ebből következik, hogy a nátrium 3s sávja, amelyet az n elektronok összessége foglal el, csak félig van tele. Közvetlenül a legfelső kitöltött molekuláris pályák felett üres molekuláris pályák vannak, és könnyen előfordulhat, hogy egy perturbáció, például egy alkalmazott potenciálkülönbség vagy a beeső fény oszcilláló elektromágneses tere az elektronokat ezekbe a betöltetlen szintekbe mozgatja. Ezért az elektronok nagyon mozgékonyak, és képesek elektromos áramot vezetni, fényt visszaverni, energiát továbbítani, és gyorsan új helyekre vándorolni, amikor a kationokat kalapáccsal mozgatjuk.
A fémek szerkezetének teljes elmélete rendkívül technikai jellegű téma (akárcsak a többi itt tárgyalt téma teljes elmélete). Ennek a rövid bevezetésnek csupán az volt a célja, hogy megmutassa, hogy a molekuláris orbitálelmélet elképzelései természetesen kiterjeszthetők a szilárd testek szerkezetének és tulajdonságainak általános jellemzőire.