Metalen
Het overblijvende belangrijke type vaste stof is een metaal. Een metaal wordt gekenmerkt door zijn glans, het gemak waarmee het kan worden vervormd (in plaats van verbrijzeld) door hameren, en zijn hoge elektrische en thermische geleidbaarheid. Metalen hebben ook een hogere dichtheid dan andere vaste stoffen. Het uitgangspunt voor theorieën over de structuur van metalen is ze te beschouwen als bestaande uit kationen van de metaalatomen, ingebed in een zee gevormd door de afgedankte valentie-elektronen. De mobiliteit van deze elektronen verklaart de mechanische, optische en elektrische eigenschappen van metalen. De bolvormige kationen kunnen dicht opeen gepakt zitten en toch lokaal neutrale elektrische assemblages vormen. Dit komt door de mogelijkheid van de elektronen om zich tussen de kationen te verspreiden en hun ladingen te neutraliseren, ongeacht hoe dicht ze op elkaar gepakt zijn. De dichtheid van de atomen verklaart de hoge dichtheid van metalen.
In de context van theorieën over de chemische binding is een metaal één extreem grote homonucleaire molecule. (Voor een alternatief gezichtspunt, zie kristal.) Als men een natriummetaal beschouwt als bestaande uit n natriumatomen waarbij elk atoom een 3s-baan heeft die gebruikt kan worden bij de constructie van moleculaire banen en elk atoom één elektron levert aan een gemeenschappelijke pool, dan kunnen uit deze n atomaire banen n moleculaire banen worden geconstrueerd. Elke orbitaal heeft een karakteristieke energie en het energiebereik van de n orbitalen is eindig, hoe groot de waarde van n ook is. Als n zeer groot is, volgt daaruit dat de energieafstand tussen naburige moleculaire orbitalen zeer klein is en nul benadert als n oneindig wordt. De moleculaire orbitalen vormen dan een energieband. Een andere soortgelijke band kan worden gevormd door de overlapping van de 3p-banen van de atomen, maar er is een aanzienlijke bandkloof – d.w.z. een energiegebied waarin zich geen moleculaire banen bevinden – tussen de twee banden.
Hoewel de 3s-band vrijwel continu is, bestaat hij in feite uit n discrete moleculaire banen, die elk, door het Pauli uitsluitingsbeginsel, twee gepaarde elektronen kunnen bevatten. Hieruit volgt dat de 3s band van natrium, die bezet is door de pool van n elektronen, slechts half gevuld is. Er zijn lege moleculaire banen onmiddellijk boven de bovenste gevulde banen, en het is gemakkelijk voor een verstoring, zoals een toegepast potentiaalverschil of een oscillerend elektromagnetisch veld van invallend licht, om de elektronen naar deze niet-bezette niveaus te verplaatsen. De elektronen zijn dus zeer mobiel en kunnen een elektrische stroom geleiden, licht weerkaatsen, energie overbrengen, en snel migreren naar nieuwe locaties wanneer de kationen door hameren worden verplaatst.
De volledige theorie van de structuur van metalen is een zeer technisch onderwerp (net als de volledige theorieën van de andere hier besproken onderwerpen). Deze korte inleiding is alleen bedoeld om aan te tonen dat de ideeën van de moleculaire orbitaaltheorie op natuurlijke wijze kunnen worden uitgebreid om de algemene kenmerken van de structuren en eigenschappen van vaste stoffen te verklaren.