En 1909, los experimentos de rayos X de Rutherford destrozaron la sabiduría convencional cuando descubrió que los electrones no ocupaban la materia como las pasas de uva uniformemente distribuidas en un pudín. Sin embargo, Bohr encontró que las conclusiones de Rutherford eran inexactas propuso la idea revolucionaria de que los átomos se comportaban de acuerdo con las leyes de la física cuántica.
Rutherford disparó rayos alfa, o partículas, desde el radio radiactivo en una lámina muy delgada de lámina de oro. Después de examinar los patrones de ruta de los pocos que se recuperaron, Rutherford concluyó que el núcleo 10.000 veces más pequeño estaba cargado positivamente y tenía casi toda la masa. Toda la carga negativa fue mantenida por los electrones en órbita.
En 1912, Bohr se unió a Rutherford, pero su modelo le pareció muy inestable según la física convencional y propuso que la teoría cuántica de Planck explicaba por qué los átomos eran estables. Descubrió que la proporción de energía en electrones y la frecuencia de sus órbitas igualaban la energía constante de la luz de Planck en proporción a su frecuencia de onda.
Bohr propuso que los electrones saltarían órbitas, o niveles de energía, sin que existieran en el medio. Los átomos absorbieron o liberaron energía cuando los electrones saltaron a órbitas más altas o más bajas. Las reacciones mixtas siguieron a la publicación de Bohr en 1913, pero el modelo de Bohr mostró que los electrones se alinearon en patrones regulares cuando la luz fue emitida por átomos de hidrógeno reales.
La teoría de Bohr muestra que un cierto número de electrones en ciertas órbitas tienen números cuánticos. Esta es la clave para la repetición periódica de las propiedades de los elementos. La primera capa contiene hasta 2, la segunda 8, la tercera 10 y la cuarta 14. Los átomos con electrones inferiores al máximo en sus capas externas son menos estables. Los elementos con igual número de electrones en sus capas más externas se encuentran en la misma columna en la tabla periódica de elementos y tienden a tener propiedades químicas similares.
