V časoch starovekého Grécka, filozofiuhádol o vnútornej štruktúre látky. A prvé modely štruktúry atómov sa objavili na začiatku 20. storočia. Hypotéza J. Thomsona nebola vtedajšou vedeckou komunitou kriticky prijatá - napokon už boli predložené rôzne teórie o tom, čo je vo vnútri najmenších častíc hmoty.
Až do 19. storočia vedci predpokladali, že atómje nedeliteľný. Všetko sa však zmenilo po tom, čo Joseph Thomson objavil elektrón v roku 1897 - vysvitlo, že vedci sa mýlili. Atómové modely Thomsona aj Rutherforda boli predložené na začiatku minulého storočia. Ako prvý sa objavil model W. Thomsona, ktorý naznačil, že atóm je kus hmoty s pozitívnym elektrickým nábojom. Vo vnútri tohto zväzku sú rovnomerne rozložené elektróny - preto sa tento model nazýval „cupcake“. Podľa nej sú totiž elektróny v hmote usporiadané ako hrozienka v koláči. Ďalším neoficiálnym názvom modelu je „Raisin Pudding“.
Tento model bol vyvinutý ešte podrobnejšie.J. J. Thomson. Na rozdiel od W. Thomsona predpokladal, že elektróny v atóme sú umiestnené striktne v tej istej rovine, čo sú sústredné prstence. Napriek rovnakému významu modelov atómu Thomsona a Rutherforda pre vtedajšiu vedu stojí za zmienku, že J. Thomson okrem iného ako prvý navrhol metódu na stanovenie počtu elektrónov vo vnútri atómu. Jeho metóda bola založená na röntgenovom rozptyle. J. Thomson navrhol, že práve elektróny sú častice, ktoré by mali byť v strede rozptylu lúčov. Vedcom, ktorý objavil elektróny, bol navyše Thomson. Na moderných školách práve štúdiom jeho objavov začína štúdium kurzu kvantovej mechaniky.
V porovnaní s Rutherfordovým modelom však tento modelThomsonov atóm mal jednu významnú nevýhodu. Nevedela vysvetliť diskrétnu povahu žiarenia atómu. S jeho pomocou nebolo možné povedať nič o dôvodoch stability atómu. Nakoniec sa to vyvrátilo, keď sa uskutočnili Rutherfordove slávne experimenty. Thomsonov model atómu zároveň nemal pre vtedajšiu vedu menšiu hodnotu ako iné hypotézy. Je potrebné mať na pamäti, že všetky tieto modely, ktoré boli v tom čase k dispozícii, boli čisto hypotetické.
V rokoch 1906-1909 G. Geiger, E. Mardsen a E. Rutherford uskutočnil experimenty, pri ktorých boli častice alfa rozptýlené na povrchu zlatej fólie. Atómové modely Thomsona a Rutherforda sú stručne opísané nasledovne. V Thomsonovom modeli sú elektróny nerovnomerne rozložené v atóme a v Rutherfordovej teórii rotujú v koncentrických rovinách. Výrazným faktorom v Rutherfordovom experimente bolo použitie alfa častíc namiesto elektrónov. Alfa častice mali na rozdiel od elektrónov oveľa vyššiu hmotnosť a pri kolízii s elektrónmi neprešli výraznými odchýlkami. Vedci preto mali možnosť zaregistrovať iba tie kolízie, ku ktorým došlo s kladne nabitou časťou atómu.
Táto skúsenosť bola pre vedu rozhodujúca. S jeho pomocou vedci dokázali získať odpovede na otázky, ktoré pre autorov rôznych modelov atómu zostali záhadou. Thomson, Rutherford a Bohr, hoci mali rovnakú základňu, predsa len prispeli k vede trochu odlišne - a výsledky Rutherfordových experimentov boli v tomto prípade úžasné. Ukázalo sa, že ich výsledky sú presne opačné oproti očakávaniu vedcov.
Väčšina alfa častíc prešla fólioufólie po rovných (alebo takmer rovných) cestách. Dráhy niektorých alfa častíc sa však odchýlili o významné uhly. A to bol dôkaz, že v atóme existovala formácia s veľmi vysokou hustotou, ktorá mala kladný náboj. V roku 1911 bol na základe experimentálnych údajov navrhnutý model štruktúry Rutherfordovho atómu. Thomson, ktorého teória sa predtým považovala za dominantnú, v súčasnosti pokračovala v práci v laboratóriu Cavendishovej univerzity. Vedec až do konca svojho života naďalej veril v existenciu mechanického éteru, a to napriek všetkým úspechom vtedajšieho vedeckého výskumu.
Zhrnutie výsledkov experimentov, ErnestRutherford predložil hlavné ustanovenia svojej teórie: atóm podľa nej pozostáva z ťažkého a hustého jadra veľmi malých rozmerov; okolo tohto jadra sú elektróny v nepretržitom pohybe. Orbitálne polomery týchto elektrónov sú tiež malé: majú 10 - 9 m. Tento model bol pre svoju podobnosť s modelom slnečnej sústavy pomenovaný ako „planetárny“. V ňom sa planéty pohybujú po eliptických dráhach okolo obrovského a mohutného centra s gravitáciou - Slnka.
Elektróny sa otáčajú v atóme s takým obromrýchlosť, ktorá sa vytvára okolo povrchu atómu niečo ako mrak. Podľa Rutherfordovej teórie sú atómy umiestnené v určitej vzdialenosti od seba, čo im umožňuje nezlepovať sa. Koniec koncov, okolo každého z nich je negatívne nabitý elektrónový obal.
Aké sú hlavné rozdiely medzi niminajdôležitejšie teórie štruktúry atómu? Rutherford predpokladal, že v strede atómu je jadro s kladným elektrickým nábojom a ktorého objem je v porovnaní s veľkosťou atómu zanedbateľný. Thomson však predpokladal, že celý atóm je útvar s vysokou hustotou. Druhým hlavným rozdielom bolo pochopenie polohy elektrónov v atóme. Podľa Rutherforda sa krútia okolo jadra a ich počet sa rovná približne ½ atómovej hmotnosti chemického prvku. Podľa Thomsonovej teórie sú elektróny vo vnútri atómu nerovnomerne rozložené.
Napriek všetkým výhodám všakokamih, keď Rutherfordova teória obsahovala jeden dôležitý rozpor. Podľa zákonov klasickej elektrodynamiky musel elektrón otáčajúci sa okolo jadra neustále emitovať časti elektrickej energie. Z tohto dôvodu musel polomer obežnej dráhy, po ktorej sa elektrón pohybuje, neustále emitovať elektromagnetické žiarenie. Podľa týchto koncepcií by životnosť atómu mala byť zanedbateľná.
Najčastejšie, keď hovoria o otvorení vnútornéhoštruktúru atómu, uveďte mená Thomsona a Rutherforda. Rutherfordove experimenty, ktorých atómový model je dnes známy každému študentovi katedier fyziky a matematiky na univerzitách, sú v súčasnosti súčasťou histórie vedy. Keď Rutherford objavil, zvolal: „Teraz už viem, ako vyzerá atóm!“ V skutočnosti sa však mýlil, pretože skutočný obraz sa vedcom stal známym až oveľa neskôr. Aj keď Rutherfordov model prešiel v priebehu času výraznými úpravami, jeho význam zostal nezmenený.
Avšak popri modeloch Thomsonovho atómu aRutherford, bola tu ďalšia teória, ktorá vysvetľovala vnútornú štruktúru týchto drobných častíc hmoty. Patrí Nielsovi Bohrovi, dánskemu fyzikovi, ktorý v roku 1913 navrhol svoje vysvetlenie. Podľa jeho modelu elektrón v atóme nepodlieha štandardným fyzikálnym zákonom. Bol to Bohr, ktorý bol vedcom, ktorý zaviedol do vedy koncept vzťahu medzi polomerom obežnej dráhy elektrónu a jeho rýchlosťou.
V procese tvorby svojej teórie sa Bohr ujalzáklad Rutherfordovho modelu ho však podrobil výraznému zdokonaleniu. Modely atómov Bohra, Rutherforda a Thomsona sa teraz môžu zdať trochu jednoduché, ale tvorili základ moderných predstáv o vnútornej štruktúre atómu. Dnes všeobecne akceptovaný kvantový model atómu. Napriek skutočnosti, že kvantová mechanika nedokáže popísať pohyb planét slnečnej sústavy, koncepcia obežnej dráhy stále zostáva v teóriách popisujúcich vnútornú štruktúru atómu.
