Године 1905. Ј.Тхомсон је предложио први модел структуре атома, према којем је то позитивно наелектрисана кугла, унутар које су смештене честице са негативним наелектрисањем - електрони. Електрична неутралност атома објашњена је једнакошћу наелектрисања лопте и свих њених електрона.
Ова теорија је замењена 1911планетарни модел који је створио Рутхерфорд: у центру језгре-звезде, која чини главнину читавог атома, електрони-планете се окрећу у орбитама око ње. Међутим, касније су резултати експеримената довели у питање исправност овог модела. На пример, из Рутхерфордових формула произилази да се брзине електрона и њихови полупречници могу непрекидно мењати. У овом случају, континуирана емисија би се приметила у читавом спектру. Међутим, експериментални резултати указују на линијски спектар атома. Постоје и неке друге контрадикције. Потом је Н. Бор предложио квантни модел структуре атома. Неопходно је уочити основно и побуђено стање атома. Ова карактеристика омогућава, нарочито, објашњење валенције елемента.
Побуђено стање атома јемеђуфаза између стања са нултим нивоом енергије и изнад њега. Изузетно је нестабилан, стога врло пролазан - трајање је милионити део секунде. Узбуђено стање атома настаје када му се пренесе додатна енергија. На пример, излагање температури и електромагнетним пољима могу бити његов извор.
У поједностављеном облику, класична теорија структуреатом наводи да се негативно наелектрисане недељиве честице - електрони - окрећу око језгра на одређеним растојањима у кружним орбитама. Свака орбита није линија, како би се могло чинити, већ енергетски „облак“ са неколико електрона. Поред тога, сваки електрон има свој спин (ротира око своје осе). Орбитални радијус било ког електрона зависи од његовог нивоа енергије, стога је, у одсуству спољног утицаја, унутрашња структура прилично стабилна. Његово кршење - побуђено стање атома - настаје када се преноси спољна енергија. Као резултат, у последњим орбитама, где је сила интеракције са језгром мала, упарени спинови електрона су неспарени и, као последица тога, пребачени су у ненасељене ћелије. Другим речима, у складу са законом о очувању енергије, прелазак електрона на виши ниво енергије праћен је апсорпцијом кванта.
Размотримо побуђено стање атома например атома арсена (Ас). Његова валенца је три. Занимљиво је да је ова вредност тачна само у случају када је елемент у слободном стању. Пошто је валенција одређена бројем неспарених спинова, онда када атом прима спољашњу енергију у пределу последње орбите, примећује се одвајање са преласком честице у слободну ћелију. Као резултат, орбита се мења. Будући да се енергетски подразини једноставно мењају, прелазак назад (рекомбинација), у основно стање атома, прати ослобађање еквивалента апсорбоване енергије у облику кванта. Враћајући се примеру арсена: због промене броја неспарених спинова у побуђеном стању, валенција елемента одговара пет.
Шематски, све наведено је следећеначин: када атом прими део енергије споља, спољни електрони се померају на већој удаљености од језгра (радијус орбита се повећава). Међутим, пошто протон остаје у језгру, укупна вредност унутрашње енергије атома постаје већа. У одсуству континуираног снабдевања спољном енергијом, електрон се врло брзо враћа у своју претходну орбиту. У овом случају, вишак његове енергије се ослобађа у облику електромагнетног зрачења.