金属結合
電子は光子と相互作用するので、金属の持つ特性である反射率、金属光沢は自由電子のエネルギーバンドの状況を反映していると考えられている。
自由電子の量子力学的説明は自由電子やバンド理論を参照されたい。
一方、金属の原子核は周囲に一様に広がる自由電子ガスと相互作用しているため、原子位置のずれに対するエネルギー障壁は低く、それゆえ、金属は展性や延性が高いと考えられている。それは、電子軌道として局在性(結合異方性)の高いp、d電子ではなくs電子主体の結合だからともいえ、それが等極結合的でありながら最密充填性の高い結晶構造(面心立方、六方最密)を得る源泉ともなっている。
金属結合における結合エネルギーは核外電子に参加する自由電子の範囲で異なり、数十~数百kJ/molの値をとる。例えばアルカリ金属の場合、閉殻電子は自由電子に関与せず、もっぱら価電子(最外殻電子)が金属結合に関与している。そのため結合エネルギーも弱く、80~160 kJ/mol程度である。一方、タングステンなどは結合エネルギーは850 kJ/molにも達するが、これは内殻電子も結合に関与するためであると考えられている。
2種類以上の金属を融解させ混合し、冷却すれば合金ができる。