物質結構理論是現代化學的重要組成部分，它揭示了物質構成的奧秘、物質結構與其性質的關係，有助於人們理解物質化學反應變化的本質，預測物質的性質，為分子設計提供科學理論依據。
「原子」概念（源於希臘文，其意為「不可分割的」 ）提出已2000多年。1mol原子物質含有的原子數是NA。原子半徑是0.1 nm。原子內部結構是怎樣？
物質世界的最小單位是原子，原子是微小的實心球體，原子是單一的，獨立的，不可被分割的，在化學變化中保持著穩定的狀態，同類原子的屬性也是一致的。
按照道爾頓的理論，原子是既不能創造，也不能毀滅，也不可再分割的最基本的物質粒子。那麼，放電管中的「射線」是什麼呢？
湯姆遜實驗證實：是電子，而且組成物質的不同元素的原子中都有電子。那原子就不是不可再分的了！即原子不是最基本的物質粒子！
湯姆生的學生盧瑟福完成的α粒子轟擊金箔散射實驗，否認了葡萄乾模型的正確性。
原子內正電荷集中於中心，電子繞中心運動。
盧瑟福——行星軌道式原子核殼模型
（盧瑟福在其學生蓋革、馬斯頓的α粒子散射實驗之後提出），認為原子的質量幾乎全部集中在直徑很小的核心原子核區域，電子在原子核外繞核作高速運動。原子核帶正電，電子帶負電。
根據經典電磁理論，帶負電荷的電子繞帶正電荷的原子核作高速圓周運動，加速運動的電子將連續不斷向外輻射電磁波，由於原子不斷地向外輻射能量，其能量逐漸減小，電子繞核運動的軌道逐漸改變，逐漸靠近原子核，並發射連續光譜；由於原子總能量減小，電子將逐漸的接近原子核直至相遇，顯然原子體系不穩定。
玻爾原子理論——軌道式原子模型（用於單電子體系）
原子中的電子在具有確定的穩定半徑的圓周軌道上繞原子核運動，並且不輻射能量；
不同軌道上運動的電子具有不同能量，而且能量是量子化的， 即能量是「一份一份」的,不能連續變化。
當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，才會輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現並被記錄下來，就形成了光譜。
玻爾模型將經典力學的規律應用於微觀電子，不可避免地存在一系列困難。玻爾模型無法揭示氫原子光譜的強度和精細結構，也無法解釋稍微複雜一些的多電子原子的光譜，以及更複雜原子的光譜。
近代量子力學原子模型（電子云模型）
波函數Ψ 反映著核外空間找到電子的可能性的區域，所以波函數又稱原子軌道。
電子云：電子在核外空間出現的機會統計的結果，可以看作帶負電荷的電子云。它只是電子行為的統計結果的一種形象化表示法。
α粒子散射實驗
α粒子即氦核，其質量為電子質量的7300倍。盧瑟福於1909年觀察到α粒子受金屬箔散射時，除小角度散射外還有1/8000的α粒子屬大角度散射（偏轉大於90度）。
現象
大部分α粒子穿過薄的金屬箔
極少數α粒子好象打在堅硬的東西上，完全反彈回來。
少數α粒子穿過薄的金屬箔時，發生了偏轉。
大角度散射不能解釋為是偶然的小角度散射的累積，它只可能是一次碰撞的結果。這不可能由湯姆遜模型所形成，所以這樣的結果表明湯姆遜模型是不成立的。
盧瑟福實驗推斷
盧瑟福在此基礎上，於1911年提出其核殼模型。
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