1905. gadā Dž.Thomsons ierosināja pirmo atoma struktūras modeli, saskaņā ar kuru tā ir pozitīvi lādēta bumba, kuras iekšpusē ir daļiņas ar negatīvu lādiņu - elektroniem. Atoma elektriskā neitralitāte tika izskaidrota ar bumbiņas un visu tās elektronu lādiņu vienādību.
Šo teoriju 1911. Gadā aizstāja arRutherforda radītais planētas modelis: centrā ir galvenā zvaigzne, kas veido lielāko daļu no visa atoma, planētas elektroni griežas ap to savās orbītās. Tomēr eksperimentu rezultāti rada šaubas par šī modeļa pareizību. Piemēram, no Rutherforda formulām izriet, ka elektronu ātrumi un to rādiuss var nepārtraukti mainīties. Šajā gadījumā nepārtraukta emisija tiktu novērota visā spektrā. Tomēr eksperimentālie rezultāti norāda atomu lineāro spektru. Ir arī dažas citas pretrunas. Pēc tam N. Bohrs ierosināja atoma struktūras kvantu modeli. Jāatzīmē atoma pamats un satraukts stāvoklis. Šis raksturlielums jo īpaši ļauj izskaidrot elementa valenci.
Atoma satrauktais stāvoklis irstarpposms starp stāvokli ar nulles enerģijas līmeni un tā pārsniegšanu. Tas ir ārkārtīgi nestabils, tāpēc ļoti īslaicīgs - ilgums ir sekundes tūkstošdaļas. Atoma satrauktais stāvoklis rodas, kad tam tiek piešķirta papildu enerģija. Piemēram, tā avots var ietekmēt temperatūru un elektromagnētiskos laukus.
Vienkāršotā formā - klasiskā struktūras teorijano atoma apgalvo, ka negatīvi lādētas nedalāmas daļiņas - elektroni - noteiktā attālumā riņķo ap kodolu apļveida orbītā. Katra orbīta nav līnija, kā varētu šķist, bet gan enerģijas “mākonis” ar vairākiem elektroniem. Turklāt katram elektronam ir savs spin (griežas ap savu asi). Jebkura elektronu orbītas rādiuss ir atkarīgs no tā enerģijas līmeņa, tāpēc, ja nav ārēju ietekmju, iekšējā struktūra ir diezgan stabila. Tā pārkāpums - atoma satrauktais stāvoklis - iestājas, kad tiek komunicēta ārējā enerģija. Tā rezultātā pēdējās orbītās, kurās mijiedarbības spēks ar kodolu ir mazs, elektronu pāra griezieni iztvaicējas un rezultātā tie pāriet uz neaizņemtām šūnām. Citiem vārdiem sakot, saskaņā ar enerģijas saglabāšanas likumu elektronu pāreju uz augstāku enerģijas līmeni pavada kvantu absorbcija.
Рассмотрим возбужденное состояние атома на arsēna atoma (As) piemērs. Tās valence ir trīs. Interesanti, ka šī vērtība ir patiesa tikai tad, ja elements ir brīvā stāvoklī. Tā kā valenci nosaka nepāra griezienu skaits, kad atoms saņem ārēju enerģiju pēdējās orbītas apgabalā, pārī tiek novērota daļiņas pāreja uz brīvu šūnu. Tā rezultātā orbīta mainās. Tā kā enerģijas apakšlīmeņi vienkārši maina vietas, pāreju atpakaļ (rekombināciju) uz atoma pamatnes stāvokli pavada absorbētās enerģijas ekvivalenta atbrīvošana kvantu veidā. Atgriešanās pie piemēra ar arsēnu: mainoties nesapāroto griezienu skaitam satrauktā stāvoklī, elementa valence atbilst pieciem.
Shematiski viss iepriekš minētais izskatās šādiveids: kad atoms uzņem daļu enerģijas no ārpuses, ārējie elektroni tiek nobīdīti lielākā attālumā no kodola (palielinās orbītu rādiuss). Tomēr, tā kā protons paliek kodolā, atoma iekšējās enerģijas kopējā vērtība kļūst lielāka. Ja nav nepārtrauktas ārējās enerģijas piegādes, elektrons ļoti ātri atgriežas savā bijušajā orbītā. Šajā gadījumā tā enerģijas pārpalikums izdalās elektromagnētiskā starojuma veidā.
