Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения.
Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими
словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность
потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых
электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов
часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают
фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером
для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно
объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).
Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к
коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по
стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость
использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из
которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.
Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать
квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии
электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона,
образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь
валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах
получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного
заполнения.
Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже
при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных
электронов, т. е. течёт электрический ток.
Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также
к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам
характерный блеск).
