Każdy kolejny model anatomii i budowy atomowej bazował na poprzednim. Filozofowie, teoretycy, fizycy i naukowcy stopniowo rozwijali paradygmat atomowy na przestrzeni wielu stuleci. Zaproponowano, zmodyfikowano i ostatecznie odrzucono lub zaakceptowano kilka hipotetycznych modeli. Wielu naukowców i myślicieli dokonało odkryć i przeprowadziło eksperymenty, aby dojść do obecnie akceptowanego modelu atomowego. Rozwój matematyki i specjalistycznej technologii w znacznym stopniu przyczynił się do współczesnego zrozumienia natury atomów.
Wczesne modele sferyczne
Ponieważ atomy są zbyt małe, aby je zobaczyć, pierwsze modele teoretyczne były konstrukcjami intelektualnymi opartymi na logicznych metodach rozumowania indukcyjnego i dedukcyjnego. Klasyczny grecki filozof Demokryt jako pierwszy zaproponował istnienie atomów w 400 r. p.n.e. On uznał, że materii nie można dzielić w nieskończoność i musi składać się z niepodzielnych okrągłych cząstek zwanych atomy. W 1800 roku John Dalton doszedł do tego samego poglądu na atomizm, używając metody eksperymentalnej do badania gazów i związków. Jego teorię nazwano modelem bryły kuli lub kuli bilardowej.
Model Puddingu Śliwkowego
W 1904 roku brytyjski fizyk J.J. Thompson uznał pudding śliwkowy, czyli bułkę z rodzynkami, za model atomizmu. Opierał się na wiedzy o niedawno odkrytych ujemnie naładowanych cząstkach subatomowych zwanych elektronami. Eksperymenty Thompsona z lampami katodowymi skłoniły go do teoretyzowania o istnieniu maleńkich cząstek wewnątrz atomów, które były podstawowymi częściami wszystkich atomów. Jego model przewidywał ujemne elektrony, czyli śliwki, zawieszone wewnątrz dodatnio naładowanego szkieletu, czyli budyniu.
Dwa modele orbit planetarnych
W latach 1910-1911 Ernest Rutherford zaproponował planetarny lub jądrowy model atomu. Uważał, że atomy składają się głównie z pustej przestrzeni, z gęstym jądrem. Jego eksperymenty polegały na strzelaniu cząstkami alfa w złotą folię. Doszedł do wniosku, że dodatnie jądro zawiera większość masy atomu. Za pomocą swojego modelu orbity Niels Bohr udoskonalił ideę atomu jako maleńkiego układu słonecznego w 1913 roku. Model Bohra miał elektrony krążące wokół jądra w warstwach przypominających powłokę.
Model chmury elektronowej
Louis de Broglie i Erwin Schrodinger opracowali chmurę elektronową, czyli model mechaniki kwantowej. Oparli model na przełomowych odkryciach w dziedzinie mechaniki kwantowej w fizyce., Zamiast elektronów na stałych orbitach model chmury ma orbity określone przez rozkład prawdopodobieństwa wokół jądra. W zależności od ich obserwacji i pomiaru elektrony mogą znajdować się w wielu różnych miejscach, czasem jednocześnie.