Das letzten Kapitel beschriebene Bohrsche Schalenmodell (Schützenscheibenmodell) hat unter anderem den Nachteil, über den räumlichen Aufbau von Atomverbänden keine Aussagen machen zu können. Eine recht leicht verständliche Erweiterung, die sehr erklärungsstark ist und die grössten Nachteile des Bohrschen Modells vermeidet, ist das Kugelwolkenmodell.
Kimball formulierte folgende weitere Regeln für den Aufbau der Elektronenhülle:

• Elektronen bewegen sich in Kugelwolken.
• Jede Kugelwolke fasst maximal zwei Elektronen.
• Die äussere Energiestufe enthält maximal 8 Elektronen in 4 Kugelwolken.
• Kugelwolken werden zunächst einzeln und dann doppelt besetzt

• Leerer Kreis: einfach besetzte Kugelwolke
• Gefüllter Kreis: doppelt besetzte Kugelwolke

Unter der Kugelwolkendarstellung ist als Kurzschreibweise der entsprechenden Atome die Darstellung mit der Punktstrichsymbolik angegeben.

Hierbei bedeutet:

• Punkt   Aussenelektron = einfach besetzte Kugelwolke
• Strich   Aussenelektronenpaar = doppelt besetzte Kugelwolke.

Sie sehen, dass ab der vierten gebildeten Kugelwolke bei der Kimballdarstellung die Mittelpunkte der Kugelwolken nicht mehr in einer Ebene liegen, sondern auf den Ecken eines gedachten Tetraeders. Sie haben so einen grösseren Abstand voneinander als bei der Lage in einer Ebene; die elektrostatischen Abstossungskräfte aufgrund gleicher Ladung sind so geringer.
Hier ist also die entscheidende Erweiterung gegenüber dem einfachen Modell von Bohr:
Die Atome sind keine Scheiben mehr, sondern - wenn man sich vorstellt, dass sich die Kugelwolken schnell um den Atomkern herumbewegen - es sind wieder Kugeln wie bei Dalton, allerdings mit "Innenleben".

Dargestellt werden bei der Punktstrichschreibweise - und eigentlich auch bei der Kimballdarstellung - nur die Aussenelektronen, da bei chemischen Reaktionen vor allem diese bewegt werden; die weiter innen liegenden haben meist eine zu geringe Grundenergie, um bei chemischen Reaktionen eine Rolle zu spielen.