1905-ben J.Thomson javasolta az atom szerkezetének első modelljét, amely szerint pozitív töltésű golyó van, amelynek belsejében negatív töltésű elektronok vannak. Az atom elektromos semlegességét a golyó és az összes elektron töltésének egyenlősége magyarázza.
Ezt az elméletet 1911 - ben felváltottaa Rutherford által létrehozott bolygómodell: középen egy magcsillag van, amely az atom legnagyobb részét alkotja, a bolygó elektronjai körüli körben forognak. Ugyanakkor a kísérletek eredményei megkérdőjelezik ennek a modellnek a helyességét. Például Rutherford képleteiből következik, hogy az elektronok sebessége és sugara folyamatosan változhat. Ebben az esetben a folyamatos sugárzást megfigyelhetnék a teljes spektrumon. A kísérleti eredmények azonban az atomok lineáris spektrumát mutatják. Vannak más ellentmondások is. Ezt követően N. Bohr javaslatot tett az atom szerkezetének kvantummodelljére. Meg kell jegyezni az atom talaj- és gerjesztett állapotát. Ez a tulajdonság különösen lehetővé teszi az elem vegyértékének magyarázatát.
Az atom gerjesztett állapota:közbenső lépés egy nulla energiaszintű és azt meghaladó állapot között. Rendkívül instabil, tehát nagyon átmeneti - az időtartam másodperces milliomodik. Egy atom gerjesztett állapota akkor fordul elő, ha további energiát adnak neki. Forrása például befolyásolhatja a hőmérsékletet és az elektromágneses tereket.
Egyszerűsített formában a klasszikus szerkezeti elméletaz atom állítása szerint a negatívan töltött oszthatatlan részecskék - elektronok - bizonyos távolságra körkörös pályákon forognak a mag körül. Mindegyik pálya nem egy vonal, mint amilyennek látszik, hanem egy több "elektron" energiájú "felhő". Ezenkívül minden elektronnak saját spinje van (a tengelye körül forog). Bármely elektron körüli pálya sugara az energiaszinttől függ, ezért külső befolyások hiányában a belső szerkezet meglehetősen stabil. Megsértése - az atom gerjesztett állapota - akkor fordul elő, amikor a külső energiát kommunikálják. Ennek eredményeként az utolsó pályákon, ahol a maggal való kölcsönhatás kicsi, az elektronok páros centrifugái elpárolognak, és ennek eredményeként kihasználatlan sejtekké alakulnak. Más szavakkal, az energiamegtakarításról szóló törvénynek megfelelően az elektron magasabb energiaszintre történő áttérésével kvantumok abszorpciója jár.
Vegye figyelembe az atom gerjesztett állapotátpélda egy arzén atomra (As). Valenciája három. Érdekes, hogy ez az érték csak akkor igaz, ha az elem szabad állapotban van. Mivel az valenciát a páratlan pörgetések száma határozza meg, amikor egy atom külső energiát vesz az utolsó pálya területén, megfigyeljük a párosodást a részecske szabad cellába történő átmenetével. Ennek eredményeként a pálya megváltozik. Mivel az energiaszint-szintek egyszerűen helyet cserélnek, a visszamenetet (rekombinációt) az atom alapállapotába az elnyelt energia ekvivalensének felszabadítása kíséri kvanták formájában. Visszatérve a példához arzén segítségével: gerjesztett állapotban a páratlan pörgetések számának megváltozása miatt az elem valenciája ötnek felel meg.
Vázlatosan a fentiek a következőképpen néznek kimódszer: amikor egy atom egy részét energiát veszi kívülről, a külső elektronok nagyobb távolságra vannak elmozdítva a magtól (a pálya sugara növekszik). Mivel azonban a proton a magban marad, az atom belső energiájának teljes értéke nagyobb lesz. Folyamatos külső energiaellátás hiányában az elektron nagyon gyorsan visszatér korábbi pályájára. Ebben az esetben az energia felesleges része felszabadul elektromágneses sugárzás formájában.
