Em 1909, os experimentos de raios-X de Rutherford destruíram a sabedoria convencional quando ele descobriu que os elétrons não ocupavam a matéria como passas distribuídas uniformemente em um pudim. No entanto, Bohr descobriu que as conclusões de Rutherford eram imprecisas e propôs a ideia revolucionária de que os átomos se comportavam de acordo com as leis da física quântica.
Rutherford disparou raios alfa, ou partículas, do rádio radioativo em uma folha muito fina de folha de ouro. Depois de examinar os padrões de caminho dos poucos que se recuperaram, Rutherford concluiu que o núcleo 10.000 vezes menor tinha carga positiva e quase toda a massa. Toda a carga negativa era mantida pelos elétrons em órbita.
Em 1912, Bohr se juntou a Rutherford, mas achou seu modelo muito instável de acordo com a física convencional e propôs que a teoria quântica de Planck explicava por que os átomos eram estáveis. Ele descobriu que a proporção da energia nos elétrons e a frequência de suas órbitas era igual à constante de Planck da energia da luz em proporção à sua frequência de onda.
Bohr propôs que os elétrons saltassem as órbitas, ou níveis de energia, sem existir entre eles. Os átomos absorviam ou liberavam energia quando os elétrons saltavam para órbitas superiores ou inferiores. As reações mistas seguiram a publicação de 1913 de Bohr, mas o modelo de Bohr mostrou que os elétrons se alinhavam em padrões regulares quando a luz era emitida por átomos de hidrogênio reais.
A teoria de Bohr mostra que um certo número de elétrons em certas órbitas têm números quânticos. Esta é a chave para a repetição periódica das propriedades dos elementos. A primeira camada contém até 2, a segunda 8, a terceira 10 e a quarta 14. Os átomos com elétrons menores que o máximo em suas camadas externas são menos estáveis. Elementos com igual número de elétrons em suas camadas mais externas estão na mesma coluna na tabela periódica de elementos e tendem a ter propriedades químicas semelhantes.
