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A primeira tentativa reconhecida de descrever os átomos partiu do cientista inglês John Dalton (1766-1844) em um modelo que ficou popularmente conhecido como “bola de bilhar”.

Segundo Dalton:

Todas as substâncias são formadas por átomos;

Os átomos de um elemento químico são idênticos no tamanho e nas características, já os de elementos químicos distintos são diferentes;

As substâncias são resultado de uma reação química, que consiste na recombinação dos átomos.

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Joseph John Thomson (1856‑1940) foi o responsável por descobrir a existência dos elétrons, partículas dotadas de carga negativa e que fazem parte dos átomos. Essa descoberta derrubou a teoria atômica de Dalton, que o átomo é indivisível, mas sim formado por partículas ainda menores e, por isso, ficou conhecido como “pudim de passas”.

Segundo Thomson:

O átomo é eletricamente neutro;

Os elétrons fixam-se em uma superfície carregada positivamente;

Existe uma repulsão entre os elétrons distribuídos nos átomos.

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Através de seus experimentos Ernest Rutherford (1871‑1937) conseguiu demonstrar que o átomo não era uma partícula indivisível como se acreditava, mas sim que ele era formado por partículas menores.

Segundo Rutherford:

O átomo apresenta uma região central com alta concentração de carga positiva;

A massa de um átomo se concentra na sua região central;

Os elétrons são mais leves e se localizam ao redor do núcleo, região que contém muitos espaços vazios.

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Buscando explicar o porquê dos elementos emitirem cores características quando expostos a algumas condições e baseado no modelo atômico de Rutherford, Niels Bohr (1885-1962) propôs uma teoria atômica que explicava a emissão de luz em certas frequências.

Segundo Bohr:

Os elétrons movimentam-se nas camadas ao redor do núcleo;

As camadas ao redor do núcleo apresentam valores de energia específicos;

Para ir para um nível mais externo o elétron deve absorver energia. Ao retornar para uma camada mais próxima do núcleo, o elétron libera energia.

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Muitos cientistas contribuíram para o desenvolvimento da mecânica quântica, que tenta explicar a "mais real" estrutura de um átomo pela combinação de diversos estudos e, por isso, é o mais complexo.

Segundo o modelo atômico quântico:

O núcleo é formado por prótons e nêutrons. Como apenas os prótons possuem carga, o núcleo é carregado positivamente;

Os elétrons formam uma nuvem eletrônica ao redor do núcleo;

Os elétrons se movimentam em orbitais, num espaço tridimensional;

A posição exata de um elétron não pode ser definida. O que é feito são cálculos que determinam a probabilidade da região que um elétron estará em dado tempo.