חמישה סוגים של מודלים אטומיים

כל מודל עוקב לאנטומיה ובנייה אטומית התבסס על הקודם. פילוסופים, תיאורטיקנים, פיזיקאים ומדענים פיתחו את הפרדיגמה האטומית בהדרגה במשך מאות רבות. כמה מודלים היפותטיים הוצעו, שונו ובסופו של דבר נדחו או התקבלו. מדענים והוגים רבים גילו וערכו ניסויים כדי להגיע למודל האטומי המקובל כיום. התפתחות המתמטיקה והטכנולוגיה המתמחה תרמו רבות להבנה העכשווית של טבע האטומים.

מכיוון שהאטומים קטנים מכדי שניתן יהיה לראותם, המודלים התיאורטיים הראשונים היו קונסטרוקציות אינטלקטואליות המבוססות על השיטות ההגיוניות של חשיבה אינדוקטיבית ודדוקטיבית. הפילוסוף היווני הקלאסי דמוקריטוס היה הראשון שהציע את קיומם של אטומים בשנת 400 לפני הספירה. הוא נימק כי לא ניתן לחלק את החומר ללא הגבלת זמן ועליו להיות מורכב מחלקיקים עגולים בלתי ניתנים לחלוקה הנקראים אטומים. בשנת 1800 הגיע ג'ון דלטון לאותה השקפה של אטומיזם באמצעות שיטת הניסוי לחקר גזים ותרכובות. התיאוריה שלו נקראה מודל הכדור המוצק, או כדור הביליארד.

בשנת 1904 הפיזיקאי הבריטי ג'יי ג'יי. תומפסון הציב את פודינג השזיפים, או לחמנת הצימוקים, המודל לאטומיזם. זה התבסס על ידיעה על החלקיקים התת אטומיים הטעונים שלילית הנקראים אלקטרונים שהתגלו לאחרונה. הניסויים של תומפסון בצינורות קרני קתודה הניעו אותו לתאור קיומם של חלקיקים זעירים בתוך אטומים שהיו חלקים בסיסיים מכל האטומים. המודל שלו חזה את האלקטרונים השליליים, או השזיפים, שתלויים בתוך מסגרת טעונה חיובית, או את הפודינג.

בין השנים 1910-1911 הציע ארנסט רתרפורד את המודל הפלנטרי, או הגרעיני, של האטום. הוא האמין כי אטומים מורכבים בעיקר משטח ריק, עם גרעין צפוף. הניסויים שלו כללו ירי בחלקיקי אלפא על נייר זהב. הוא הגיע למסקנה שהגרעין החיובי מכיל את מרבית מסת האטום. במודל מסלולו, נילס בוהר שיכלל את רעיון האטום כמערכת שמש זעירה בשנת 1913. במודל של בוהר היו אלקטרונים המקיפים את הגרעין בשכבות דמויי קליפה.

לואי דה ברוגלי וארווין שרודינגר פיתחו את מודל ענן האלקטרונים, או מכני קוונטי. הם ביססו את המודל על פריצות הדרך של ענף מכניקת הקוונטים בפיזיקה. במקום אלקטרונים במסלולים קבועים, במודל הענן יש את המסלולים המוגדרים על ידי התפלגות הסתברות סביב הגרעין. בהתאם לתצפיתם ומדידתם, האלקטרונים יכולים להיות במקומות רבים ושונים, לפעמים בו זמנית.