แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
      เนื่องจากทฤษฎีอะตอมของโบร์    ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของอะตอมของธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนได้  นักวิทยาศาสตร์จึงได้พยายามสร้างสมการทางคณิตศาสตร์ เพื่อคำนวณโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส  จนได้แบบจำลองอะตอมที่มีลักษณะดังรูป  

      จุดหนึ่งจุด คือ บริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอน  จากแบบจำลองจึงสามารถสรุปได้ว่า บริเวณใกล้นิวเคลียสซึ่งมีกลุ่มหมอกทึบ จะมีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่ห่างออกมาจากนิวเคลียสซึ่งมีกลุ่มหมอกจาง

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก 
     1. ใช้จำนวนอิเล็กตรอนจากเลขอะตอมมาจัดเรียง
     2. ต้องจัดอิเล็กตรอนเข้าไปในระดับพลังงานที่ n = 1 ให้เต็มก่อน เมื่อเต็มแล้วจึงจัดเข้าสู่ระดับ พลังงาน n = 2  n = 3 ไปตามลำดับ 
     3. จำนวนอิเล็กตรอนที่มีมากที่สุดในแต่ละดับพลังงาน คำนวณได้จากสูตร ดังนี้

         จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน =  2n²

     4. จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานวงนอกสุดมีได้ไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน และเรียกอิเล็กตรอนที่อยู่ ชั้นนอกสุดนี้ว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน 
     5.  การจัดเรียงอิเล็กตรอนมีความสัมพันธ์กับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ โดยจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนจะบอกหมู่ส่วนจำนวน ระดับพลังงานจะบอกคาบของธาตุ

ตัวอย่าง การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆ เป็นดังตาราง

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

   อะตอมของธาตุจะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ในระดับพลังงานต่างๆ และแต่ละระดับพลังงานยังมีระดับพลังงานย่อย เรียกว่า Energy Sublevel และภายในระดับพลังงานย่อยยังประกอบด้วย ออร์บิทัล (Orbital)

    ระดับพลังงานย่อย มี 4 ชนิด เรียงจากพลังงานต่ำไปสูง คือ Sharp ย่อว่า s Principal ย่อว่า p Diffuse  ย่อว่า d และ Fundamental ย่อว่า f

     ในระดับพลังงานหลัก (shell)   จะมีระดับพลังงานย่อย (subshell)  ดังนี้

     อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย s p d f g … จะมีพลังงานเฉพาะและมีบริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยเรียกว่า ออร์บิทัล (orbital) โดยในแต่ละออร์บิทัลจะมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 อนุภาค

จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

สัญลักษณ์แสดงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

การจัดแบ่งระดับพลังงานย่อยในระดับพลังงานต่างๆ ดังนี้

หลักการที่ใช้ในการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย มีดังนี้
     1.   หลักกีดกันของเพาลี กล่าวว่า อิเล็กตรอน  2 ตัว ที่อยู่ในออร์บิทัลเดียวกัน จะต้องแสดงสมบัติความเป็นแม่เหล็กที่แตกต่างกัน โดยแสดงได้จากลูกศรที่สวนทางกัน ในกรณีที่มีอิเล็กตรอนเต็มออร์บิทัลสามารถเขียนเป็น  ถ้าเขียนเป็น  หรือ  จะไม่สอดคล้องกับหลักกีดกันของเพาลี

    2.   หลักของเอาฟบาว (Aufbau principle)  การจัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย จะต้องจัดเข้าในระดับพลังงานย่อยที่มีพลังงานต่ำสุดก่อน แล้วจึงจัดเข้าสู่ระดับพลังงานย่อยที่มีพลังงานสูงขึ้น เพราะจะทำให้พลังงานรวมทั้งหมดมีค่าต่ำสุด อะตอมแต่ละอะตอมมีความเสถียรที่สุดเรียกว่า ดังแผนผังตามลูกศรต่อไปนี้

     เช่น  16S  มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยเป็น 1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p² 

              23V  มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยเป็น 1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p6  4s²   3d³   

    3.  กฎของฮุนด์ (Hund’s rule) กล่าวว่า การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน จะต้องบรรจุในลักษณะที่มีทำให้อิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุด” เช่น

     สำหรับธาตุ Li  Be  B  C  N  O  F  และ  Ne  ซึ่งมีอิเล็กตรอน  3  4  5  6  7  8  9  และ  10  ตามลำดับ เขียนแผนภาพแสดงการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัล  ได้ดังนี้

     การบรรจุอิเล็กตรอนที่ทำให้อะตอมมีความเสถียรมากคือ การบรรจุครึ่ง ซึ่งเป็นการทำให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวบรรจุอยู่ในทุกออร์บิทัล  และการบรรจุเต็มซึ่งเป็นการทำให้มีอิเล็กตรอนเป็นคู่อยู่เต็มทุกออร์บิทัล

     1.   ธาตุไทเทเนียม  มีเลขอะตอม 22  มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนอย่างไร
     2.   ธาตุ A  B  และ  C  มีการจัดอิเล็กตรอนดังนี้
           ธาตุ A     1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p²              
           ธาตุ B     1s²  2s²  2p⁶  3s²
           ธาตุ C     1s²  2s²  2p⁶  3s²  3p⁶ 
           ก.  ธาตุ A  B  และ  C  มีเลขอะตอมเท่าใด
           ข.  ธาตุแต่ละชนิดมีอิเล็กตรอนอยู่ในระดับพลังงานใดบ้าง  จำนวนเท่าใด