Este es el mito más difundido de toda la física. La imagen que nos hizo creer que un átomo era un pequeño sistema solar. En 1911, Ernest Rutherford lanzó partículas alfa contra una lámina de oro, observó que la mayoría traspasaba y solo algunas se desviaban concluyó que el átomo tenía un núcleo diminuto y denso con carga positiva rodeado de espacio casi vacío. Así nació el modelo nuclear con electrones orbitando alrededor del núcleo como planetas alrededor del Sol.
Pero había un problema, según la física clásica, un electrón en órbita debería emitir radiación, perder energía y caer en el núcleo colapsando al átomo, sin embargo los átomos existen. La solución llegó en 1913, cuando Niels Borg propuso que los electrones solo pueden ocupar niveles de energía discretos llamados capas o niveles, cada capa tiene un límite de electrones, los electrones pueden saltar entre niveles, al bajar emiten energía, al subir la absorben.
Por eso cada átomo emite radiación propia porque los saltos entre niveles liberan cantidades específicas de energía en forma de luz. A veces en el espectro visible y otras veces en formas de radiación que nuestros ojos no detectan. Borg incluso calculó los radios y velocidades de los electrones resolviendo los problemas del átomo de Rutherford. Pero su modelo solo funcionaba para el hidrógeno el átomo más simple y abundante del universo no podía explicar átomos más complejos y asumía que el electrón tenía posición y velocidad definida el experimento de la doble rendija mostró que el electrón se comporta como partícula y onda al mismo tiempo esto junto con el principio de incertidumbre de Heisenberg confirmó que no es posible conocer con precisión la posición y velocidad de un electrón al mismo tiempo el modelo de Borg terminó siendo solo una aproximación se necesitaba una teoría más completa, la mecánica cuántica.
En 1926, Erwin Schrödinger formuló la ecuación de onda que describe al electrón como un patrón de probabilidad en el espacio. La función de onda indica dónde es más probable encontrar al electrón, dando origen a los orbitales. No son trayectorias fijas, sino regiones con mayor o menor densidad electrónica, una nube de probabilidades. La mecánica cuántica usa cuatro números cuánticos para definir energía, forma, orientación y Espín del electrón una especie de DNI cuántico. El número principal determina la energía del electrón y la capa que ocupa mientras mayor sea n, más alejado del núcleo se encontrará el electrón. El número azimutal o secundario define la forma del orbital que puede ser esférica, lobular o más compleja. El número magnético indica la orientación del orbital en el espacio es decir cómo está dirigido dentro del átomo o de un campo magnético. Por último su espín describe una propiedad intrínseca del electrón, puede estar en estado espin Up o espin Down, no representa un giro literal como el de una esfera clásica, pero si corresponde a un momento angular cuántico real que influye en su comportamiento y en cómo interactúa con campos magnéticos. Con ellos podemos explicar no solo el hidrógeno sino toda la tabla periódica. Por que algunos elementos son reactivos, por qué otros son estables y por qué la materia tiene las propiedades que observamos.