Cząsteczki tworzone są przez dwa główne typy wiązań: wiązanie jonowe i wiązanie kowalencyjne. W wiązaniu jonowym elektron jest przenoszony z jednego atomu na drugi, a w kowalencyjnym elektron jest dzielony (uwspólniany) między atomy.
Na zmianę energii towarzyszącej wiązaniu jonowemu składają się trzy główne procesy: oderwanie elektronu z jednego atomu, przyłączenie elektronu do drugiego atomu, oddziaływanie kulombowskie powstałych jonów.
Wiązanie kowalencyjne tworzone jest przez przestrzennie symetryczną funkcję falową.
Wiązania atomów z cząsteczkami są opisywane przy pomocy kombinacji liniowych funkcji falowych (hybrydyzacja).
Metale przewodzą prąd elektryczny, który tworzy wielka liczba przypadkowo zderzających się i niemal swobodnych elektronów.
Dozwolone energie elektronów są skwantowane. Kwantowanie to ujawnia się w formie bardzo dużych energii elektronów, nawet w .
Dozwolone energie elektronów w metalach związane są z masą elektronu oraz koncentracją elektronów w metalu.
Gęstość stanów elektronowych w metalach rośnie z energią, ponieważ sposobów, na jakie elektron może zajmować stany o wyższej energii, jest więcej niż w przypadku stanów o niższej energii.
Zakaz Pauliego mówi, że tylko dwa elektrony (o spinie w górę i spinie w dół) mogą zajmować stan na danym poziomie energetycznym. Dlatego elektrony zapełniają te poziomy energetyczne (od najniższego do najwyższego) w , a ostatni i najwyższy obsadzony poziom energii jest nazywany energią Fermiego.
Poziomy energetyczne elektronów w krysztale można wyznaczyć, rozwiązując równanie Schrödingera dla periodycznego potencjału i przez analizę zmian elektronowej struktury energetycznej, gdy atomy zbliżają się do siebie z dużej odległości.
Strukturę energetyczną kryształu tworzą pasma, wewnątrz których energia zmienia się w sposób ciągły, oraz przerwy energetyczne między tymi pasmami.
Zdolność ciała do przewodzenia prądu zależy od jego struktury elektronowej.
Dioda półprzewodnikowa oparta jest na złączu n–p. Pozwala ona na przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Przy polaryzacji w kierunku przewodzenia prąd rośnie wykładniczo z napięciem.
Tranzystor wykorzystuje układ złączy n–p–n. Tranzystor jest zaworem elektrycznym, za pomocą którego można sterować prądem w obwodzie.
Tranzystor jest kluczowym elementem składowym we wzmacniaczach dźwięku, komputerach i wielu innych urządzeniach.