Condutores e isoladores
A maneira como os átomos se unem afeta as propriedades elétricas dos materiais que formam. Por exemplo, em materiais mantidos juntos pela ligação metálica, os elétrons flutuam livremente entre os íons metálicos. Esses elétrons estarão livres para se mover se for aplicada uma força elétrica. Por exemplo, se um fio de cobre estiver preso nos pólos de uma bateria, os elétrons fluirão dentro do fio. Assim, uma corrente elétrica flui e o cobre é considerado um condutor.
O fluxo de elétrons dentro de um condutor não é tão simples assim. Um elétron livre será acelerado por um tempo, mas colidirá com um íon. No processo de colisão, parte da energia adquirida pelo elétron será transferida para o íon. Como resultado, o íon se moverá mais rápido e um observador notará o aumento da temperatura do fio. Essa conversão de energia elétrica do movimento dos elétrons em energia térmica é chamada de resistência elétrica. Em um material de alta resistência, o fio aquece rapidamente à medida que a corrente elétrica flui. Em um material de baixa resistência, como o fio de cobre, a maior parte da energia permanece nos elétrons em movimento; portanto, o material é bom em mover a energia elétrica de um ponto para outro. Sua excelente propriedade de condução, juntamente com seu custo relativamente baixo, é o motivo pelo qual o cobre é comumente usado na fiação elétrica.
A situação exatamente oposta é obtida em materiais, como plásticos e cerâmicas, nos quais os elétrons estão todos presos a ligações iônicas ou covalentes. Quando esses tipos de materiais são colocados entre os pólos de uma bateria, nenhuma corrente flui - simplesmente não há elétrons livres para se mover. Esses materiais são chamados isoladores.
Propriedades magneticas
As propriedades magnéticas dos materiais também estão relacionadas ao comportamento dos elétrons nos átomos. Um elétron em órbita pode ser pensado como um loop em miniatura de corrente elétrica. De acordo com as leis do eletromagnetismo, esse loop criará um campo magnético. Cada elétron em órbita ao redor de um núcleo produz seu próprio campo magnético, e a soma desses campos, juntamente com os campos intrínsecos dos elétrons e do núcleo, determina o campo magnético do átomo. A menos que todos esses campos sejam cancelados, o átomo pode ser considerado um minúsculo ímã.
Na maioria dos materiais, esses ímãs atômicos apontam em direções aleatórias, de modo que o material em si não é magnético. Em alguns casos - por exemplo, quando ímãs atômicos aleatoriamente orientados são colocados em um forte campo magnético externo - eles se alinham, fortalecendo o campo externo no processo. Esse fenômeno é conhecido como paramagnetismo. Em alguns metais, como o ferro, as forças interatômicas são tais que os ímãs atômicos se alinham sobre regiões com alguns milhares de átomos de diâmetro. Essas regiões são chamadas de domínios. No ferro normal, os domínios são orientados aleatoriamente, de modo que o material não é magnético. Se o ferro for colocado em um forte campo magnético, no entanto, os domínios serão alinhados e permanecerão alinhados mesmo após a remoção do campo externo. Como resultado, o pedaço de ferro adquirirá um forte campo magnético. Esse fenômeno é conhecido como ferromagnetismo. Os ímãs permanentes são feitos dessa maneira.
