Aatomiteooria on looduse teaduslik kirjeldus aatomid ja oluline mis ühendab füüsika, keemia ja matemaatika elemente. Kaasaegse teooria kohaselt koosneb mateeria pisikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks ja mis omakorda koosnevad subatomilised osakesed. Antud aatomid element on paljudes aspektides identsed ja erinevad teiste elementide aatomitest. Aatomid ühinevad fikseeritult proportsioonid teiste aatomitega moodustamiseks molekulid ja ühendid.
Teooria on aja jooksul arenenud atomismifilosoofiast moodsa kvantmehaanika juurde. Siin on lühike ajalugu aatomiteooriast:
Aatomiteooria pärineb filosoofilise kontseptsioonina Vana-Indiast ja Kreekast. Sõna "aatom" pärineb vanakreeka sõnast atomos, mis tähendab jagamatut. Atomismi järgi koosneb mateeria diskreetsetest osakestest. Kuid see teooria oli üks paljudest mateeria seletustest ja see ei põhinenud empiirilistel andmetel. Viiendal sajandil eKr tegi Democritus ettepaneku, et mateeria koosneb hävimatutest, jagamatutest üksustest, mida nimetatakse aatomiteks. Rooma luuletaja Lucretius salvestas idee, nii et see jäi pimedate ajastute kaudu hilisemaks kaalumiseks ellu.
Aatomite olemasolu kohta konkreetsete tõendite esitamiseks kulus teadusel 18. sajandi lõpuni. Aastal 1789 sõnastas Antoine Lavoisier massi säilitamise seaduse, mille kohaselt reaktsiooni produktide mass on sama mis reagentide massil. Kümme aastat hiljem esitas Joseph Louis Proust kindlate proportsioonide seaduse, mis sätestab, et ühendi elementide massid esinevad alati samas proportsioonis.
Need teooriad ei viidanud aatomitele veel John Dalton neile tuginedes töötati välja mitmikproportsioonide seadus, mis väidab, et ühendi elementide masside suhted on väikesed täisarvud. Daltoni mitmekordsete proportsioonide seadus tugines eksperimentaalsetele andmetele. Ta tegi ettepaneku, et iga keemiline element koosneks ühte tüüpi aatomist, mida ei saaks keemiliste vahenditega hävitada. Tema suuline ettekanne (1803) ja avaldamine (1805) tähistasid teadusliku aatomiteooria algust.
Aastal 1811 parandas Amedeo Avogadro Daltoni teooriaga seotud probleemi, kui tegi ettepaneku, et võrdsel temperatuuril ja rõhul võrdses koguses gaase sisalduks sama arv osakesi. Avogadro seadus võimaldas täpselt hinnata elementide aatommasse ja tegi aatomite ja molekulide vahel selge vahet.
Veel ühe märkimisväärse panuse aatomiteooriasse tegi 1827. aastal botaanik Robert Brown, kes märkas, et vees hõljuvad tolmuosakesed liikusid juhuslikult ja ilma teadaolevate põhjusteta. Aastal 1905 postuleeris Albert Einstein, et Brownide liikumine oli tingitud veemolekulide liikumisest. Mudel ja selle valideerimine 1908. aastal Jean Perrini poolt toetasid aatomiteooriat ja osakeste teooriat.
Kuni selle ajani usuti, et aatomid on mateeria kõige väiksemad üksused. 1897. aastal oli J.J. Thomson avastas elektroni. Ta uskus, et aatomeid saab jagada. Kuna elektron kandis negatiivset laengut, pakkus ta välja aatomi ploomipudru mudeli, milles elektronid olid elektriliselt neutraalse aatomi saamiseks kinnistatud positiivse laengu massi.
Ernest Rutherford, üks Thomsoni õpilastest, lükkas ploomi pudingumudeli ümber 1909. aastal. Rutherford leidis, et aatomi positiivne laeng ja suurem osa selle massist on aatomi keskmes ehk tuumas. Ta kirjeldas planeedimudelit, milles elektronid tiirlesid väikeses positiivse laenguga tuumas.
Rutherford oli õigel teel, kuid tema mudel ei suutnud selgitada aatomite emissiooni ja neeldumisspektrit ega seda, miks elektronid tuuma ei kukkunud. 1913. aastal pakkus Niels Bohr välja Bohri mudeli, mis väidab, et elektronid tiirlevad tuuma ainult tuuma teatud vahemaa tagant. Tema mudeli kohaselt ei suutnud elektronid tuumasse spiraalida, vaid võivad energiakoguste vahel teha kvanthüppeid.
Bohri mudel selgitas vesiniku spektraaljooni, kuid ei laienenud mitme elektroniga aatomite käitumisele. Mitmed avastused laiendasid aatomite mõistmist. 1913. aastal kirjeldas Frederick Soddy isotoope, mis olid ühe elemendi aatomi vormid, mis sisaldasid erinevat arvu neutroneid. Neutronid avastati 1932. aastal.
Louis de Broglie tegi ettepaneku liikuvate osakeste lainekujuliseks käitumiseks, mida Erwin Schrödinger kirjeldas, kasutades Schrödingeri võrrandit (1926). See omakorda viis Werner Heisenbergi määramatuspõhimõtteni (1927), mis väidab, et pole võimalik üheaegselt teada nii elektroni positsiooni kui ka impulssi.
Kvantmehaanika viis aatomiteooriani, milles aatomid koosnevad väiksematest osakestest. Elektroni võib potentsiaalselt leida ükskõik millisest aatomist, kuid selle tõenäosus leitakse aatomi orbitaal- või energiatasandil. Rutherfordi mudeli ümmarguste orbiitide asemel kirjeldab tänapäevane aatomiteooria orbitaale, mis võivad olla sfäärilised, hantli kujulised jne. Suure arvu elektronidega aatomite puhul tulevad mängu relativistlikud efektid, kuna osakesed liiguvad murdosa valguse kiirusest.
Kaasaegsed teadlased on leidnud väiksemad osakesed, mis moodustavad prootonid, neutronid ja elektronid, ehkki aatom on väikseim aineühik, mida ei saa keemiliste vahenditega jagada.