Образование из атомов молекул, молекулярных ионов, кристаллических, аморфных и других веществ сопровождается уменьшением потенциальной энергии по сравнению с невзаимодействующими атомами. При этом минимальной потенциальной энергии соответствует определенное расположение атомов друг относительно друга, которому отвечает существенное изменение электронных облаков вокруг атомов. В кристаллических веществах друг с другом могут вступать во взаимодействия, образуя кристаллические решетки, не только молекулы, но и атомы, и положительные ионы. Силы, удерживающие атомы в новых образованиях, получили обобщенное название химическая связь.

Несколько необычным является строение металлов. В узлах кристаллической решетки металла расположены положительно заряженные ионы. Это объясняется тем, что валентные электроны отделяются от атома металла и свободно движутся внутри металла, образуя так называемый электронный газ. Именно из-за потери валентных электронов атомы металла и становятся положительными ионами.

Электронный газ в металлах является основной причиной их хорошей проводимости.