Im Jahr 1909 erschütterten Rutherfords Röntgenexperimente die konventionelle Weisheit, als er entdeckte, dass Elektronen Materie nicht wie gleichmäßig verteilte Rosinen in einem Pudding besetzen. Bohr stellte jedoch fest, dass Rutherfords Schlussfolgerungen ungenau waren und schlug die revolutionäre Idee vor, dass sich Atome nach den Gesetzen der Quantenphysik verhalten.
Rutherford schoss Alphastrahlen oder Partikel aus radioaktivem Radium auf eine sehr dünne Goldfolie. Nach der Untersuchung der Bahnmuster der wenigen, die zurückprallten, kam Rutherford zu dem Schluss, dass der 10.000-mal kleinere Kern positiv geladen war und fast die gesamte Masse hatte. Die gesamte negative Ladung wurde von den umlaufenden Elektronen gehalten.
1912 schloss sich Bohr Rutherford an, fand sein Modell jedoch nach konventioneller Physik sehr instabil und schlug vor, dass Plancks Quantentheorie erklärt, warum Atome stabil sind. Er entdeckte, dass das Energieverhältnis der Elektronen und die Frequenz ihrer Umlaufbahnen der Planckschen Konstanten der Lichtenergie im Verhältnis zur Wellenfrequenz entspricht.
Bohr schlug vor, dass Elektronen Bahnen oder Energieniveaus sprangen, ohne dazwischen zu existieren. Atome absorbierten oder gaben Energie ab, wenn Elektronen auf höhere oder niedrigere Bahnen sprangen. Mischreaktionen folgten Bohrs Veröffentlichung von 1913, aber Bohrs Modell zeigte, dass sich Elektronen in regelmäßigen Mustern anordneten, wenn Licht von echten Wasserstoffatomen emittiert wurde.
Bohrs Theorie zeigt, dass eine bestimmte Anzahl von Elektronen in bestimmten Bahnen Quantenzahlen haben. Dies ist der Schlüssel zur periodischen Wiederholung von Eigenschaften der Elemente. Die erste Schale fasst bis zu 2, die zweite 8, die dritte 10 und die vierte 14. Atome mit weniger als dem Maximum an Elektronen in ihrer äußeren Schale sind weniger stabil. Elemente mit gleicher Anzahl von Elektronen in ihren äußersten Schalen befinden sich in derselben Spalte im Periodensystem der Elemente und haben in der Regel ähnliche chemische Eigenschaften.
