Metale
Celălalt tip major de solid este un metal. Un metal se caracterizează prin strălucirea sa, prin ușurința cu care poate fi deformat (mai degrabă decât sfărâmat) prin ciocănire și prin conductivitatea sa electrică și termică ridicată. De asemenea, metalele tind să aibă densități mai mari decât alte tipuri de solide. Punctul de plecare al teoriilor privind structurile metalelor este acela de a le considera ca fiind formate din cationi ai atomilor de metal încorporați într-o mare formată de electronii de valență eliminați. Mobilitatea acestor electroni explică proprietățile mecanice, optice și electrice ale metalelor. Cationii sferici se pot împacheta strâns între ei, dar totuși dau naștere la ansambluri electrice local neutre. Acest lucru se datorează capacității electronilor de a se răspândi între cationi și de a le neutraliza sarcinile, indiferent de cât de strâns sunt împachetați. Strângerea strânsă a împachetării atomilor explică densitățile ridicate ale metalelor.
În contextul teoriilor legăturii chimice, un metal este o moleculă homonucleară extrem de mare. (Pentru un punct de vedere alternativ, a se vedea cristal.) Dacă o mostră de sodiu metalic este gândită ca fiind formată din n atomi de sodiu în care fiecare atom are un orbital 3s pentru a fi utilizat în construcția orbitalilor moleculari și fiecare atom furnizează câte un electron unui grup comun, atunci din acești n orbitali atomici pot fi construiți n orbitali moleculari. Fiecare orbital are o energie caracteristică, iar gama de energii acoperită de cei n orbitali este finită, oricât de mare ar fi valoarea lui n. Dacă n este foarte mare, rezultă că separarea energetică între orbitali moleculari vecini este foarte mică și se apropie de zero pe măsură ce n se apropie de infinit. Orbitalii moleculari formează atunci o bandă de energii. O altă bandă similară poate fi formată prin suprapunerea orbitalilor 3p ai atomilor, dar între cele două benzi există un decalaj de bandă substanțial – adică o regiune de energie în care nu există orbitali moleculari.
Deși banda 3s este practic continuă, ea este de fapt formată din n orbitali moleculari discreți, fiecare dintre aceștia, prin principiul excluderii lui Pauli, putând conține doi electroni împerecheați. Rezultă că banda 3s a sodiului, care este ocupată de fondul de n electroni, este plină doar pe jumătate. Există orbitali moleculari goi imediat deasupra orbitalilor plini superiori și este ușor ca o perturbație, cum ar fi o diferență de potențial aplicată sau un câmp electromagnetic oscilant al luminii incidente, să deplaseze electronii în aceste niveluri neocupate. Prin urmare, electronii sunt foarte mobili și pot conduce un curent electric, pot reflecta lumina, pot transmite energie și pot migra rapid către noi locații atunci când cationii sunt mutați prin ciocănire.
Teoria completă a structurii metalelor este un subiect foarte tehnic (la fel ca și teoriile complete ale celorlalte subiecte discutate aici). Această scurtă introducere a avut doar scopul de a arăta că ideile teoriei orbitalilor moleculari pot fi extinse în mod natural pentru a da seama de caracteristicile generale ale structurilor și proprietăților solidelor.
.