Atómová teória je vedecký opis povahy atómy a záležitosť kombinuje prvky fyziky, chémie a matematiky. Podľa modernej teórie je hmota tvorená malými časticami nazývanými atómy, ktoré sú zase tvorené subatomárne častice. Atómy daného prvok sú v mnohých ohľadoch rovnaké a líšia sa od atómov iných prvkov. Atómy sa kombinujú pevne rozmery s inými atómami molekuly a zlúčeniny.
Teória sa postupom času vyvíjala, od filozofie atomizmu k modernej kvantovej mechanike. Tu je stručná história atómovej teórie:
Atómová teória vznikla ako filozofický koncept v starovekej Indii a Grécku. Slovo „atóm“ pochádza zo starogréckeho slova Atomos, čo znamená nedeliteľné. Podľa atomizmu pozostáva hmota z diskrétnych častíc. Teória však bola jedným z mnohých vysvetlení záležitosti a nebola založená na empirických údajoch. V piatom storočí pred nl Demokritos navrhol, že hmota pozostáva z nezničiteľných, nedeliteľných jednotiek nazývaných atómy. Nápad zaznamenal rímsky básnik Lucretius, takže prežil temné veky na neskoršie zváženie.
Až do konca 18. storočia veda poskytla konkrétne dôkazy o existencii atómov. V roku 1789 Antoine Lavoisier sformuloval zákon zachovania hmoty, ktorý uvádza, že hmotnosť produktov reakcie je rovnaká ako hmotnosť reaktantov. O desať rokov neskôr navrhol Joseph Louis Proust zákon určitých rozmerov, v ktorom sa uvádza, že masy prvkov v zmesi sa vždy vyskytujú v rovnakom pomere.
Tieto teórie zatiaľ neukazovali atómy John Dalton postavený na nich, aby vyvinuli zákon viacerých rozmerov, ktorý uvádza, že pomery hmotností prvkov v zmesi sú malé celé čísla. Daltonov zákon mnohorakých rozmerov čerpal z experimentálnych údajov. Navrhol, aby každý chemický prvok pozostával z jediného typu atómu, ktorý by nemohol byť zničený žiadnymi chemickými prostriedkami. Jeho ústna prezentácia (1803) a publikácia (1805) znamenali začiatok vedeckej atómovej teórie.
V roku 1811 Amedeo Avogadro opravil problém s Daltonovou teóriou, keď navrhol, aby rovnaké objemy plynov pri rovnakej teplote a tlaku obsahovali rovnaký počet častíc. Avogadrov zákon umožnil presne odhadnúť atómové hmotnosti prvkov a jasne rozlišovať medzi atómami a molekulami.
Ďalší významný príspevok k atómovej teórii urobil v roku 1827 botanik Robert Brown, ktorý si všimol, že prachové častice vznášajúce sa vo vode sa zdajú náhodne pohybovať bez známeho dôvodu. V roku 1905 Albert Einstein predpokladal, že Brownov pohyb bol spôsobený pohybom molekúl vody. Model a jeho validácia v roku 1908 Jeanom Perrinom podporovali atómovú teóriu a teóriu častíc.
Až do tohto bodu boli atómy považované za najmenšie jednotky hmoty. V roku 1897 J.J. Thomson objavil elektrón. Veril, že atómy sa dajú rozdeliť. Pretože elektrón niesol záporný náboj, navrhol model atómu puding slivky, v ktorom boli elektróny vložené do hmoty pozitívneho náboja, čím sa získal elektricky neutrálny atóm.
Ernest Rutherford, jeden z Thomsonových študentov, vyvrátil model slivkového pudingu v roku 1909. Rutherford zistil, že kladný náboj atómu a väčšina jeho hmotnosti boli v centre alebo jadre atómu. Opísal planétový model, v ktorom elektróny obiehali malé, pozitívne nabité jadro.
Rutherford bol na správnej ceste, ale jeho model nedokázal vysvetliť emisné a absorpčné spektrum atómov, ani prečo elektróny nenarazili do jadra. V roku 1913 Niels Bohr navrhol Bohrov model, ktorý uvádza, že elektróny obiehajú jadrom iba v určitých vzdialenostiach od jadra. Podľa jeho modelu sa elektróny nemohli špirálovo dostať do jadra, ale mohli urobiť kvantové skoky medzi úrovňami energie.
Bohrov model vysvetlil spektrálne línie vodíka, ale nerozšírilo sa na správanie atómov s viacerými elektrónmi. Niekoľko objavov rozšírilo chápanie atómov. V roku 1913 Frederick Soddy opísal izotopy, ktoré boli formou atómu jedného prvku a obsahovali rôzne počty neutrónov. Neutróny boli objavené v roku 1932.
Louis de Broglie navrhol vlnové správanie sa pohybujúcich sa častíc, ktoré opísal Erwin Schrödinger pomocou Schrödingerovej rovnice (1926). Toto zasa viedlo k princípu neistoty Wernera Heisenberga (1927), ktorý hovorí, že nie je možné súčasne poznať polohu a hybnosť elektrónu.
Kvantová mechanika viedla k atómovej teórii, v ktorej atómy pozostávajú z menších častíc. Elektrón sa môže nachádzať kdekoľvek v atóme, ale je nájdený s najväčšou pravdepodobnosťou na atómovej orbitálnej alebo energetickej úrovni. Moderná atómová teória popisuje skôr ako kruhové obežné dráhy Rutherfordovho modelu orbitály, ktoré môžu byť sférické, v tvare činky atď. Pre atómy s vysokým počtom elektrónov vstupujú do hry relativistické účinky, pretože častice sa pohybujú zlomkom rýchlosti svetla.
Dnešní vedci našli menšie častice, ktoré tvoria protóny, neutróny a elektróny, hoci atóm zostáva najmenšou jednotkou hmoty, ktorú nemožno chemickými prostriedkami rozdeliť.