En 1909, les expériences aux rayons X de Rutherford ont brisé la sagesse conventionnelle lorsqu'il a découvert que les électrons n'occupaient pas la matière comme des raisins secs uniformément répartis dans un pudding. Cependant, Bohr a trouvé que les conclusions de Rutherford étaient inexactes et a proposé l'idée révolutionnaire que les atomes se comportaient selon les lois de la physique quantique.
Rutherford a projeté des rayons alpha, ou particules, du radium radioactif sur une très fine feuille de feuille d'or. Après avoir examiné les schémas de trajectoire des quelques-uns qui ont rebondi, Rutherford a conclu que le noyau 10 000 fois plus petit était chargé positivement et avait presque toute la masse. Toute la charge négative était détenue par les électrons en orbite.
En 1912, Bohr rejoignit Rutherford, mais trouva son modèle très instable selon la physique conventionnelle et proposa que la théorie quantique de Planck expliquait pourquoi les atomes étaient stables. Il a découvert que le rapport entre l'énergie des électrons et la fréquence de leurs orbites était égal à la constante de Planck de l'énergie lumineuse étant proportionnelle à sa fréquence d'onde.
Bohr a proposé que les électrons sautent des orbites, ou des niveaux d'énergie, sans exister entre les deux. Les atomes absorbaient ou libéraient de l'énergie lorsque les électrons sautaient sur des orbites supérieures ou inférieures. Des réactions mitigées ont suivi la publication de Bohr en 1913, mais le modèle de Bohr a montré que les électrons s'alignaient régulièrement lorsque la lumière était émise par de vrais atomes d'hydrogène.
La théorie de Bohr montre qu'un certain nombre d'électrons sur certaines orbites ont des nombres quantiques. C'est la clé de la répétition périodique des propriétés des éléments. La première couche peut contenir jusqu'à 2, la deuxième 8, la troisième 10 et la quatrième 14. Les atomes avec moins d'électrons que le maximum dans leurs couches externes sont moins stables. Les éléments avec un nombre égal d'électrons dans leurs enveloppes les plus externes sont dans la même colonne dans le tableau périodique des éléments et ont tendance à avoir des propriétés chimiques similaires.
