कंडक्टर और इंसुलेटर
जिस तरह से परमाणु एक साथ बंधते हैं, वे उन सामग्रियों के विद्युत गुणों को प्रभावित करते हैं जो वे बनाते हैं। उदाहरण के लिए, धातु बंधन द्वारा एक साथ रखी गई सामग्री में, इलेक्ट्रॉन धातु आयनों के बीच शिथिल रूप से तैरते हैं। यदि विद्युत बल लगाया जाता है, तो ये इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित होने के लिए स्वतंत्र होंगे। उदाहरण के लिए, यदि एक तांबे के तार को बैटरी के ध्रुवों के पार लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन तार के अंदर प्रवाहित होंगे। इस प्रकार, एक विद्युत प्रवाह बहता है, और तांबे को एक चालक कहा जाता है।
एक चालक के अंदर इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह इतना सरल नहीं है, हालांकि। एक मुक्त इलेक्ट्रॉन थोड़ी देर के लिए त्वरित हो जाएगा लेकिन फिर एक आयन से टकराएगा। टक्कर की प्रक्रिया में, इलेक्ट्रॉन द्वारा अधिग्रहित कुछ ऊर्जा आयन में स्थानांतरित हो जाएगी। नतीजतन, आयन तेजी से आगे बढ़ेगा, और एक पर्यवेक्षक तार के तापमान में वृद्धि को नोटिस करेगा। इलेक्ट्रॉनों की गति से लेकर ऊष्मा ऊर्जा तक विद्युत ऊर्जा के इस रूपांतरण को विद्युत प्रतिरोध कहा जाता है। उच्च प्रतिरोध की एक सामग्री में, तार विद्युत प्रवाह के रूप में जल्दी से गर्म होता है। कम प्रतिरोध की सामग्री में, जैसे तांबे के तार, अधिकांश ऊर्जा चलती इलेक्ट्रॉनों के साथ रहती है, इसलिए सामग्री विद्युत ऊर्जा को एक बिंदु से दूसरे तक ले जाने में अच्छा है। इसकी उत्कृष्ट संचालन संपत्ति, इसकी अपेक्षाकृत कम लागत के साथ, यही वजह है कि तांबे का इस्तेमाल आमतौर पर बिजली के तारों में किया जाता है।
सटीक विपरीत स्थिति सामग्री में प्राप्त होती है, जैसे प्लास्टिक और मिट्टी के पात्र, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को सभी आयनिक या सहसंयोजक बंधों में बंद कर दिया जाता है। जब इस प्रकार की सामग्री को बैटरी के ध्रुवों के बीच रखा जाता है, तो कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है - बस स्थानांतरित करने के लिए कोई इलेक्ट्रॉन मुक्त नहीं होता है। ऐसी सामग्रियों को इन्सुलेटर कहा जाता है।
चुंबकीय गुण
सामग्रियों के चुंबकीय गुण परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार से भी संबंधित हैं। कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन को विद्युत प्रवाह का एक लघु लूप माना जा सकता है। विद्युत चुंबकत्व के नियमों के अनुसार, ऐसा लूप एक चुंबकीय क्षेत्र बनाएगा। एक नाभिक के चारों ओर कक्षा में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन अपने चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करता है, और इन क्षेत्रों का योग इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के आंतरिक क्षेत्रों के साथ मिलकर परमाणु के चुंबकीय क्षेत्र को निर्धारित करता है। जब तक ये सभी क्षेत्र रद्द नहीं हो जाते, परमाणु को एक छोटे चुंबक के रूप में सोचा जा सकता है।
अधिकांश सामग्रियों में ये परमाणु मैग्नेट यादृच्छिक दिशाओं में इंगित करते हैं, ताकि सामग्री स्वयं चुंबकीय न हो। कुछ मामलों में- उदाहरण के लिए, जब यादृच्छिक रूप से उन्मुख परमाणु मैग्नेट को एक मजबूत बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है - तो वे प्रक्रिया में बाहरी क्षेत्र को मजबूत करते हैं। इस घटना को सर्वोपरिवाद के रूप में जाना जाता है। कुछ धातुओं में, जैसे कि लोहे, अंतर-परमाणु बल ऐसे होते हैं कि परमाणु मैग्नेट कुछ हजार परमाणुओं के पार क्षेत्रों में रेखाबद्ध हो जाते हैं। इन क्षेत्रों को डोमेन कहा जाता है। सामान्य लोहे में डोमेन यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं, इसलिए सामग्री चुंबकीय नहीं होती है। यदि लोहे को एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो हालांकि, डोमेन लाइन हो जाएगा, और बाहरी क्षेत्र को हटा दिए जाने के बाद भी वे पंक्तिबद्ध रहेंगे। नतीजतन, लोहे का टुकड़ा एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का अधिग्रहण करेगा। इस घटना को फेरोमैग्नेटिज़्म के रूप में जाना जाता है। स्थायी मैग्नेट इस तरह से बनाए जाते हैं।
