Metaller
Den återstående stora typen av fasta ämnen är metaller. En metall kännetecknas av sin glans, den lätthet med vilken den kan deformeras (snarare än krossas) med hjälp av hammarslag och dess höga elektriska och termiska ledningsförmåga. Metaller tenderar också att ha högre densitet än andra typer av fasta ämnen. Utgångspunkten för teorier om metallers struktur är att betrakta dem som bestående av katjoner av metallatomer inbäddade i ett hav som bildas av de förkastade valenceelektronerna. Dessa elektroners rörlighet förklarar metallernas mekaniska, optiska och elektriska egenskaper. De sfäriska katjonerna kan packas tätt ihop och ändå ge upphov till lokalt neutrala elektriska sammansättningar. Detta beror på elektronernas förmåga att sprida sig mellan katjonerna och neutralisera deras laddningar oavsett hur tätt packade de är. Den täta packningen av atomerna förklarar metallernas höga densitet.
I samband med teorier om den kemiska bindningen är en metall en extremt stor homonukleär molekyl. (För en alternativ synvinkel, se kristall.) Om man tänker sig att ett prov av natriummetall består av n natriumatomer där varje atom har en 3s-bana som kan användas vid konstruktionen av molekylära banor och varje atom levererar en elektron till en gemensam pool, kan man från dessa n atombanor konstruera n molekylära banor. Varje orbital har en karakteristisk energi, och det energiområde som de n orbitalerna spänner över är ändligt, oavsett hur stort värdet på n är. Om n är mycket stort följer det att energiavståndet mellan angränsande molekylära orbitaler är mycket litet och närmar sig noll när n närmar sig oändligheten. Molekylorbitalerna bildar då ett energiband. Ett annat liknande band kan bildas genom att atomernas 3p-orbitaler överlappar varandra, men det finns ett betydande bandgap – det vill säga en energiregion där det inte finns några molekylära orbitaler – mellan de två banden.
Trots att 3s-bandet är praktiskt taget kontinuerligt består det i själva verket av n diskreta molekylära orbitaler, som var och en av dem, enligt Pauli-utestängningsprincipen, kan innehålla två parade elektroner. Av detta följer att natriums 3s-band, som är upptaget av poolen av n elektroner, bara är halvt fullt. Det finns tomma molekylära orbitaler omedelbart ovanför de översta fyllda orbitalerna, och det är lätt för en störning, t.ex. en påförd potentialskillnad eller ett oscillerande elektromagnetiskt fält av infallande ljus, att flytta elektronerna till dessa obesatta nivåer. Därför är elektronerna mycket rörliga och kan leda en elektrisk ström, reflektera ljus, överföra energi och snabbt vandra till nya platser när katjonerna flyttas genom hamring.
Den fullständiga teorin om metallernas struktur är ett mycket tekniskt ämne (liksom de fullständiga teorierna om de andra ämnen som diskuteras här). Denna korta introduktion har endast syftat till att visa att idéerna i molekylorbitalteorin på ett naturligt sätt kan utvidgas för att redogöra för de allmänna dragen i fasta kroppars strukturer och egenskaper.