Rutherford a împușcat raze alfa, sau particule, de la radiații radioactive, la o foaie de aur foarte subțire. După examinarea tiparelor traseului celor câțiva care au revenit, Rutherford a concluzionat că nucleul de 10.000 de ori mai mic a fost încărcat pozitiv și avea aproape toată masa. Toată încărcarea negativă a fost deținută de electronii care orbitează.
În 1912, Bohr sa alăturat lui Rutherford, dar a găsit modelul său instabil în funcție de fizica convențională și a sugerat că teoria cuantică a lui Planck explică de ce atomii erau stabili. El a descoperit că raportul de energie în electroni și frecvența orbitelor lor echivalează constantă a lui Planck cu energia luminii care este proporțională cu frecvența undei.Bohr a propus ca electronii să sară orbite sau niveluri de energie, fără să existe între ele. Atomii au absorbit sau eliberat energia atunci când electronii au sărit la orbite mai mari sau mai mici. Reacțiile mixte au urmat publicării lui Bohr din 1913, dar modelul lui Bohr a arătat că electronii se aliniau în modele obișnuite atunci când lumina a fost emisă de atomi reali de hidrogen.
Teoria lui Bohr arată că un anumit număr de electroni în anumite orbite au numere cuantice. Aceasta este cheia repetării periodice a proprietăților elementelor. Prima cochilă deține până la 2, a doua 8, a treia 10 și a patra 14. Atomii cu electroni mai mici decât maximul în cochilia lor exterioară sunt mai puțin stabili. Elementele cu un număr egal de electroni în cochilii lor exteriori sunt în aceeași coloană din tabelul periodic al elementelor și au tendința de a avea proprietăți chimice similare.
