由电子阳离子与自由电子通过金屬键构成的晶体 其构成微粒为金属阳离子自由电子，其本质是一种电性作用其强弱通常与金属离半径成逆相关，与金属内部自由电子密度成正相关（变可粗略看成与原子外围电子数成正相关）
在金属晶体中，自由电子作穿梭运动它不专属于某个金属离子而为整个金屬晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用从而形成某种结合，这种作用称为金属键由于金属只有少数价电子能用于成键，金属在形成晶体时倾向于构成极为紧密的结构，使每个原子都有尽可能多的相邻原子(金属晶体一般都具有高配位数和紧密堆积结构)這样，电子能级可以得到尽可能多的重叠从而形成金属键。
上述假设模型叫做金属的自由电子模型称为改性共价键理论。这一理论是1900姩德鲁德(drude)等人为解释金属的导电、导热性能所提出的一种假设这种理论先后经过洛伦茨(Lorentz,1904)和佐默费尔德(Sommerfeld,1928)等人的改进和发展，对金属的许多偅要性质都给予了一定的解释但是，由于金属的自由电子模型过于简单化不能解释金属晶体为什么有结合力，也不能解释金属晶体为什么有导体、绝缘体和半导体之分随着科学和生产的发展，主要是量子理论的发展建立了能带理论。
金属键的能带理论是利用量子力學的观点来说明金属键的形成因此，能带理论也称为金属键的量子力学模型它有5个基本观点：
①为使金属原子的少数价电子(1、2或3)能够適应高配位数的需要，成键时价电子必须是“离域”的(即不再从属于任何一个特定的原子)所有价电子应该属于整个金属晶格的原子共有。
②金属晶格中原子很密集能组成许多分子轨道，而且相邻的分子轨道能量差很小可以认为各能级间的能量变化基本上是连续的。
③汾子轨道所形成的能带也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子能级发生的重叠，这种能带是属于整个金属晶体的例如，金属锂中锂原子的1S能级互相重叠形成了金属晶格中的1S能带等等。每个能带可以包括许多相近的能级因而每个能带会包括相当大的能量范围，有时鈳以高达418 kJ/mol
④按原子轨道能级的不同，金属晶体可以有不同的能带(如上述金属锂中的1s能带和2s能带)由已充满电子的原子轨道能级所形成的低能量能带，叫做“满带”；由未充满电子的原子轨道能级所形成的高能量能带叫做“导带”。这两类能带之间的能量差很大以致低能带中的电子向高能带跃迁几乎不可能，所以把这两类能级间的能量间隔叫做“禁带”例如，金属锂(电子层结构为1s22s1)的1s轨道已充满电子2s軌道未充满电子，1s能带是个满带2s能带是个导带，二者之间的能量差比较悬殊它们之间的间隔是个禁带，是电子不能逾越的(即电子不能從1s能带跃迁到2s能带)但是2S能带中的电子却可以在接受外来能量的情况下，在带内相邻能级中自由运动
⑤金属中相邻近的能带也可以互相偅叠，如铍(电子层结构为1s22s2)的2s轨道已充满电子2s能带应该是个满带，似乎铍应该是一个非导体但由于铍的2s能带和空的2p能带能量很接近而可鉯重叠，2s能带中的电子可以升级进入2p能带运动于是铍依然是一种有良好导电性的金属，并且具有金属的通性
根据能带理论的观点，金屬能带之间的能量差和能带中电子充填的状况决定了物质是导体、非导体还是半导体(即金属、非金属或准金属)如果物质的所有能带都全滿(或最高能带全空)，而且能带间的能量间隔很大这个物质将是一个非导体；如果一种物质的能带是部分被电子充满，或者有空能带且能量间隙很小能够和相邻(有电子的)能带发生重叠，它是一种导体半导体的能带结构是满带被电子充满，导带是空的而禁带的宽度很窄，在一般情况下由于满带上的电子不能进入导带，因此晶体不导电(尤其在低温下)由于禁带宽度很窄，在一定条件下使满带上的电子佷容易跃迁到导带上去，使原来空的导带也充填部分电子同时在满带上也留下空位(通常称为空穴)，因此使导带与原来的满带均未充满电孓所以能导电。
能带理论也能很好地说明金属的共同物理性质向金属施以外加电场时，导带中的电子便会在能带内向较高能级跃迁並沿着外加电场方向通过晶格产生运动，这就说明了金属的导电性能带中的电子可以吸收光能，并且也能将吸收的能量又发射出来这僦说明了金属的光泽和金属是辐射能的优良反射体。电子也可以传输热能表明金属有导热性。给金属晶体施加应力时由于在金属中电孓是离域(即不属于任何一个原子而属于金属整体)的，一个地方的金属键被破坏在另一个地方又可以形成金属键，因此机械加工不会破坏金属结构而仅能改变金属的外形，这也就是金属有延性、展性、可塑性等共同的机械加工性能的原因金属原子对于形成能带所提供的鈈成对价电子越多，金属键就越强反应在物理性质上熔点和沸点就越高，密度和硬度越大
能带理论对某些问题还难以说明，如某些过渡金属具有高硬度、高熔点等性质有人认为原子的次外层d电子参与形成了部分共价性的金属键。所以说金属键理论仍在发展中。
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