1909'da Rutherford'un X-ışını deneyleri, elektronların bir pudingte eşit olarak dağıtılmış kuru üzüm gibi maddeleri işgal etmediğini keşfettiğinde geleneksel bilgeliği parçaladı. Atomların kuantum fiziği yasalarına göre davrandığı devrimci bir fikir öne sürdüler.
Rutherford, radyoaktif radyumdan alfa ışınlarını veya parçacıkları çok ince bir altın varakta vurdu. Geri dönen birkaç kişinin paternlerini inceledikten sonra Rutherford, 10.000 kat daha küçük çekirdeğin pozitif olarak yüklendiği ve neredeyse tüm kütlelere sahip olduğu sonucuna varmıştı. Tüm negatif yük yörüngeli elektronlar tarafından yapıldı.
1912'de Bohr Rutherford'a katıldı, ancak modelini geleneksel fiziğe göre çok dengesiz buldu ve Planck'ın kuantum teorisinin atomların neden kararlı olduğunu açıkladığını öne sürdü. Elektronlardaki enerji oranının ve yörüngelerin sıklığının, Planck'ın ışığın enerjisinin sabitinin dalga frekansıyla orantılı olduğunu eşitlediğini keşfetti.
Bohr, elektronların arada bulunmadan yörüngelere veya enerji seviyelerine atlamasını önerdi. Elektronlar daha yüksek veya daha düşük yörüngelere sıçradıklarında, atomlar enerjiyi emer ya da serbest bırakırlar. Karışık reaksiyonlar Bohr’un 1913 yayınını izledi, ancak Bohr’un modeli, ışığın gerçek hidrojen atomları tarafından yayıldığı zaman elektronların düzenli olarak sıralandığını gösterdi.
Bohr teorisi, belirli yörüngelerde belirli sayıda elektronun kuantum sayılarına sahip olduğunu göstermektedir. Bu, elementlerin özelliklerinin periyodik tekrarı için anahtardır. Birinci kabuk 2, ikinci 8, üçüncü 10 ve dördüncü 14'e kadar tutar. Dış kabuklarında maksimumdan daha az elektron bulunan atomlar daha az kararlıdır. En dış kabuklarında eşit sayıda elektron bulunan elementler, elementlerin periyodik tablosunda aynı sütundadır ve benzer kimyasal özelliklere sahip olma eğilimindedir.
