Ogni modello successivo per l'anatomia e la costruzione atomica era basato su quello precedente. Filosofi, teorici, fisici e scienziati hanno progressivamente sviluppato il paradigma atomico nel corso di molti secoli. Diversi modelli ipotetici sono stati proposti, modificati e alla fine rifiutati o accettati. Molti scienziati e pensatori hanno fatto scoperte e condotto esperimenti per arrivare al modello atomico attualmente accettato. Lo sviluppo della matematica e della tecnologia specializzata ha contribuito notevolmente alla comprensione contemporanea della natura degli atomi.
Primi modelli sferici
Poiché gli atomi sono troppo piccoli per essere visti, i primi modelli teorici erano costruzioni intellettuali basate sui metodi logici del ragionamento induttivo e deduttivo. Il filosofo greco classico Democrito fu il primo a proporre l'esistenza degli atomi nel 400 a.C. lui ragionato che la materia non può essere divisa indefinitamente e deve consistere di particelle rotonde indivisibili chiamate atomi. Nel 1800, John Dalton arrivò alla stessa visione dell'atomismo usando il metodo sperimentale per studiare gas e composti. La sua teoria era chiamata modello della sfera solida, o palla da biliardo.
Modello di budino di prugne
Nel 1904 il fisico britannico J.J. Thompson ha postulato il budino di prugne, o panino all'uvetta, modello di atomismo. Si basava sulla conoscenza delle particelle subatomiche caricate negativamente scoperte di recente chiamate elettroni. Gli esperimenti di Thompson con i tubi a raggi catodici lo hanno spinto a teorizzare l'esistenza di minuscole particelle all'interno degli atomi che erano parti fondamentali di tutti gli atomi. Il suo modello prevedeva gli elettroni negativi, o prugne, sospesi all'interno di una struttura caricata positivamente, o il budino.
Due modelli di orbita planetaria
Dal 1910 al 1911 Ernest Rutherford propose il modello planetario, o nucleare, dell'atomo. Credeva che gli atomi fossero composti principalmente da spazio vuoto, con un nucleo denso. I suoi esperimenti prevedevano di sparare particelle alfa su lamina d'oro. Ha concluso che il nucleo positivo contiene la maggior parte della massa dell'atomo. Con il suo modello orbitale, Niels Bohr nel 1913 perfezionò l'idea dell'atomo come un minuscolo sistema solare. Il modello di Bohr aveva elettroni in orbita attorno al nucleo in strati simili a conchiglie.
Modello di nuvola elettronica
Louis de Broglie ed Erwin Schrodinger hanno sviluppato il modello della nuvola di elettroni, o meccanica quantistica. Hanno basato il modello sulle scoperte della branca della fisica della meccanica quantistica. Invece di elettroni in orbite fisse, il modello a nuvola ha le orbite definite da una distribuzione di probabilità attorno al nucleo. A seconda della loro osservazione e misurazione, gli elettroni potrebbero trovarsi in molti luoghi diversi, a volte contemporaneamente.