A 20. század elején az atomokat a Nap körül keringő bolygók hasonlatosságára képzelték el, amelyben az elektronok (negatív elektromos töltésű részecskék) a pozitív töltést hordozó központi mag körül keringenek. E képpel az volt a baj, hogy a kvantummechanika előtti mechanikai és elektromos törvények értelmében az elektronoknak energiát kellett volna veszíteniük, és spirális pályán a magba zuhanniuk.
A dán Niels Bohr 1913-ban megoldást talált erre a problémára. Felvetette, hogy esetleg az elektronok nem keringhetnek a központi magtól bármilyen távolságra, hanem csupán bizonyos kijelölt pályákat foglalhatnak el. Ha ezt a feltételezést kiegészítjük azzal, hogy egy-egy pályán csak egy vagy két elektron tartózkodhat, akkor elkerülhetjük az atom összeomlásának problémáját, mert az elektronok csak addig zuhanhatnak, amíg felt nem töltik a legalacsonyabb energiaszintű, legbelső pályákat.
Az a modell egészen jól megmagyarázza a legegyszerűbb atom, a hidrogén szerkezetét, amelyben egyetlen elektron kering a mag körül. Tisztázatlan volt azonban a modell kiterjesztésének lehetősége bonyolultabb atomokra, nem is beszélve arról, hogy a korlátozott számú megengedett pályák ötlete fölöttébb önkényesnek látszott. A kvantummechanika áthidalja ezt a nehézséget. Felfedte, hogy az atommag körül keringő elektront hullámként kezelhetjük, amelynek hullámhossza a sebességétől függ. Bizonyos pályák esetében a pálya hosszúsága az elektron hullámhosszának egész számú (tehát maradék nélkül osztható) többszörösének adódik. Az ilyen pályák esetében a hullámhegyek minden forduló után ugyanolyan helyzetben lesznek, a hullámok tehát összeadódnak; ezek a pályák megfelelnek a Bohr által megengedett pályáknak. Azoknál a pályáknál viszont, amelyek hossza nem egész számú többszöröse az elektron hullámhosszának, az elektron keringése során előbb-utóbb minden hullámhegyet kiolt egy hullámvölgy: ezek a pályák nem megengedettek.
A továbbiakban az atom felépítésére fogok koncentrálni.