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Se dice que fue Leucippus y Democritus quienes plantearon por primera vez la idea de que todo está hecho de pequeñas partículas, conocidas como átomos, en el siglo 5 antes de Cristo. Esta idea fue apoyada por algunos, pero firmemente destituida por otros como Aristóteles.
La teoría atómica moderna es una teoría que explica el comportamiento de los átomos. Pero no es una teoría que se haya construido rápidamente, ya que tiene más de dos siglos de historia, pasando por los filósofos griegos y llegando a los experimentos de alta tecnología.
Sin embargo, la teoría moderna sobre la estructura física de los átomos se inició con el descubrimiento del electrón en 1897 por J.J. Thomson. Si bien el electrón ya había sido utilizado como palabra para definir cualquier cosa con corriente eléctrica, él fue el primero en decir que eso es una parte importante del átomo.
Él también intentó mostrar dónde están los electrones en el átomo, diciendo que el átomo era una esfera cargada positivamente y rodeada de electrones cargados negativamente. Los experimentos en 1991 de Ernest Rutherford con rayos alfa llevaron a plantear al átomo con un núcleo pequeño cargado de electrones en órbita, y este modelo se acepta hoy en día.
En 1913, Niels Bohr, un físico danés, propuso que los electrones sólo se movían en capas orbitales restringidas y sucesivas, y que las órbitas exteriores y de mayor energía determinan las propiedades químicas de los elementos. Además explicó que los electrones saltan de órbitas de mayor energía a otras de menor, de forma que emiten energía.
En 1919, Rutherford descubrió el protón, que lleva una única carga positiva, y que se encuentra en el núcleo de los átomos. Y propuso la existencia de un neutrón, aunque el descubrimiento real lo hizo James Chadwick un año después.