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Modell wird in der Kristallographie und in der kinetischen Gastheorie verwendet.

Das Bohrsche Atommodell

Das 1913 von Niels Bohr formulierte Bohrsche Atommodell greift das Rutherfordsche Planetenmodell auf. Danach bewegen sich die Elektronen auf Kreisbahnen um den Kern, wobei nur solche Bahnen erlaubt sind, bei denen der Bahndrehimpuls ein ganzzahliges Vielfaches einer Naturkonstanten, nämlich des reduzierten Planckschen Wirkungsquantums, ist.

Sommerfeld erweiterte das Bohrsche Atommodell um elliptische Elektronenbahnen. Wolfgang Pauli fand das Pauli-Prinzip, demgemäß keine zwei Elektronen in allen Quantenzahlen übereinstimmen können. Daraus folgt, dass bei zunehmender Ordnungszahl die zusätzlichen Elektronen, die die zusätzliche Kernladung ausgleichen, nur außen „angebaut“ werden können.

Das Schalenmodell

Das Schalenmodell ist in der Atomphysik ein Modell des Aufbaus der Atomhülle bzw. der Elektronenhüllen von Atomen. Das Schalenmodell ist eine Erweiterung des Bohrschen Atommodells und eine Vereinfachung des Orbitalmodells:

Elektronen kreisen um den Atomkern ähnlich wie im Bohrschen Atommodell und

der Aufenthaltsort der Elektronen kann nur durch eine Wahrscheinlichkeitsfunktion – die sog. Wellenfunktion als Lösung der Schrödingergleichung – bestimmt werden. Die Wellenfunktion kann durch sog. Wahrscheinlichkeitswolken oder -schalen visualisiert werden (wie im Orbitalmodell).

Das atomare Schalenmodell ist ein Atommodell, nach dem sich die Protonen und Neutronen eines Atoms im zentralen Atomkern und die Elektronen in der Atomhülle in um diesen angeordneten Schalen

befinden. Die Schalen kann man sich bildlich wie bei einer Zwiebel vorstellen, die man von der Mitte ausgehend nicht nach oben und unten sondern radiär durchschreitet. Es sind räumliche Aufenthaltsbereiche für Elektronen mit ähnlichem Energiegehalt. Die erste Schale ausgehend vom Atomkern wird K-Schale genannt und fasst maximal zwei Elektronen; auf der nächsten Schale, der L-Schale, können maximal acht Elektronen untergebracht werden.

Die weiter außen liegenden Schalen können zwar mehr als acht Elektronen enthalten, bei den Hauptgruppen-Elementen spielen diese zusätzlichen Elektronen aber bezüglich der chemischen Eigenschaften so gut wie keine Rolle.

Das Orbitalmodell

Darstellung der Orbitale der ersten (2 Elektronen) und zweiten (8 Elektronen) Elektronenschale

Orbitale sind Einzelelektronen-Wellenfunktionen in der Quantenmechanik und werden meist mit φ oder ψ (kleines Psi) abgekürzt. Das Betragsquadrat einer Wellenfunktion wird als Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte des Elektrons interpretiert, das sie beschreibt ( Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation ).

Im Orbitalmodell existieren keine Kreisbahnen wie im Atommodell von Niels Bohr und auch keine anderen, definierten Bahnen (Trajektorien). Vielmehr brachten Entwicklungen der Quantenmechanik die Erkenntnis, dass der genaue Aufenthaltsort der Elektronen aufgrund der Unschärferelation Werner Heisenbergs nicht exakt, sondern nur ihre Verteilung stochastisch beschrieben werden kann.