1803年，英國自然科學(xué)家約翰·道爾頓提出了原子的實心球模型，認為原子是一個不可再分的堅硬實心小球，第一次將原子從哲學(xué)帶入化學(xué)研究中，讓化學(xué)從古老的煉金術(shù)中擺脫出來。
實心球體原子模型
1903年，J.J.湯姆森提出原子的葡萄干圓面包模型，認為原子是一個帶正電荷的球，電子鑲嵌在里面，并在其平衡位置上做微小振動。你可以把這個模型想象成西瓜子分部在西瓜瓤中，叫“西瓜模型”也可以。葡萄干圓面包原子模型為建立現(xiàn)代原子核理論打下了基礎(chǔ)。
葡萄干圓面包原子模型
1909年，漢斯·蓋革和恩斯特·馬斯登(Jishi.Y)在歐內(nèi)斯特·盧瑟福指導(dǎo)下，用α射線轟擊薄金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的α粒子都照直穿過，偏轉(zhuǎn)很小，大約有1/8000的α粒子會發(fā)生大于90°甚至等于150°的大角散射。依據(jù)葡萄干圓面包模型，α粒子應(yīng)當(dāng)被全部反彈回來，而不是穿“墻”而過。
α粒子散射實驗
1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型，認為電子像太陽系的行星圍繞太陽轉(zhuǎn)那樣，圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。星系模型很快就遇到了大麻煩。根據(jù)經(jīng)典電磁理論，繞核旋轉(zhuǎn)的電子會發(fā)射出電磁輻射而損失能量，瞬間便掉進原子核里。行星原子模型明顯與實際情況相悖，盧瑟福很是頭疼。
行星原子模型
1912年，玻爾在盧瑟福行星模型的基礎(chǔ)上，引入了普朗克的量子概念，假設(shè)電子在核外的軌道是分離的、不連續(xù)的，也就是量子化的。量子軌道原子模型將量子假說推廣到原子內(nèi)部的能量，假定原子只能通過分離的能量子來改變它的能量，即原子只能處在分離的定態(tài)軌道之中，且最低的定態(tài)就是原子的正常態(tài)。
量子化軌道原子模型給出了這樣的原子圖像：電子在一些特定的可能軌道上繞核作圓周運動，離核愈遠則能量愈高；可能的軌道由電子的角動量為h/2π的整數(shù)倍決定；當(dāng)電子在這些可能的軌道上運動時，原子不發(fā)射也不吸收能量；當(dāng)電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，原子才發(fā)射或吸收能量，且發(fā)射或吸收的輻射是單頻的，輻射的頻率和能量之間關(guān)系，用公式E=hν表達。以氫原子為例，假設(shè)氫原子核外電子的軌道不是連續(xù)的，而是分立的，在軌道上運行的電子具有一定的角動量（L=mvr,其中m為電子質(zhì)量，v為電子線速度，r為電子線性軌道的半徑），只能按下式取值：L=n(h/2π)n=1,2,3,4,5,6……
玻爾的量子軌道原子模型成功地解決了原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題，和氫原子光譜線規(guī)律。玻爾的理論擴展了量子論的影響，加速了量子論的發(fā)展。美中不足的是，玻爾的量子軌道原子模型只能有效描述結(jié)構(gòu)最簡單的氫原子。
量子軌道原子模型
1926年，奧地利學(xué)者薛定諤在德布羅意關(guān)系式的基礎(chǔ)上，對電子的運動做了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)處理，提出了二階偏微分的薛定諤方程式。這個方程式的解的模的平方，用三維坐標圖形來表示，就是電子云。
電子云，是用統(tǒng)計的方法，對電子在核外空間分布方式的形象描繪。電子有波粒二象性，不像宏觀物體的運動那樣具有確定的軌道。電子在某一時刻，究竟會出現(xiàn)在核外空間的哪個地方，不能準確預(yù)測，只能知道它在某處出現(xiàn)的幾率有多少。單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率，用小白點的疏密來表示，小白點密處表示電子出現(xiàn)的幾率密度大，小白點疏處表示電子出現(xiàn)的幾率密度小，看上去就像一片帶負電的云狀物，籠罩在原子核周圍，所以叫電子云。
電子云原子模型
在微觀量子世界，人類只能依靠模型來理解亞原子粒子。模型更接近于真實，人們甚至覺得模型就是真實。不同的歷史時期，不同的模型能夠解決不同的問題。我們不能說現(xiàn)在的模型是對的，以前的模型是錯的，因為誰也不知道微觀量子世界的“真實”究竟是什么，像什么。昨天討論“反對絕對真理是科學(xué)的基本精神”，有的朋友表示不服，原因在于他們還停留在經(jīng)典物理學(xué)的思維模式之中，還沒有接受“觀察者不能獨立于被觀察對象”的量子力學(xué)認識論，陷入反對“反對絕對真理”的思維陷阱而不能自拔。
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