Per sfuggire all'atomo molecolare, l'energia dell'elettrone deve essere aumentata al di sopra della sua energia di legame con l'atomo. Ciò si verifica, ad esempio, con l'effetto fotoelettrico, in cui un fotone incidente che supera l'energia di ionizzazione dell'atomo è assorbito dall'elettrone. Il momento angolare orbitale degli elettroni è quantizzato. Poiché l'elettrone è caricato, produce un momento magnetico orbitale che è proporzionale al momento angolare. Il momento magnetico netto di un atomo è uguale alla somma dei vettori di spin e dei momenti magnetici di tutti gli elettroni e di un'energia che corrisponde alla differenza di potenziale.
grande volume intorno ai nuclei