La energía de ionización, o también llamada potencial de ionización, es la energía mínima necesaria para arrancar a un átomo en estado gaseoso su electrón más externo (el más débilmente unido a él).

Las ecuaciones que rigen este proceso son:

se puede comprobar que:

EI₁   <   EI₂   <   EI₃

ya que costará menos arrancar un electrón a un átomo neutro que a un átomo cargado positivamente, con defecto de electrones. Hay que tener en cuenta que en el momento en el que se vacía una subcapa, y se separa el primer electrón de la subcapa inmediatamente inferior, se produce un salto pronunciado de la energía de ionización, por ejemplo:

los valores están dados en eV (electrón-voltios), que es la energía de un electrón acelerado a través de una diferencia de potencial de un voltio y que equivale a 1'602.10^‑19 J.

Influyen tres factores en la energía de ionización:

1. Número atómico: a mayor número atómico, (más protones), mayor será la energía necesaria para ionizarlo.

2. Radio atómico: a mayor distancia la fuerza de atracción entre el núcleo y el e^‑ disminuye y, por lo tanto, la energía de ionización disminuirá, ya que será más fácil arrancarlo.

3. Orbitales atómicos completos o semicompletos, ya que dan estabilidad al átomo y por lo tanto costará más arrancarle un electrón.

por estas tres razones, con algunas excepciones, aumenta a lo largo del Sistema Periódico de la siguiente manera:

1. En un grupo aumenta hacia arriba debido a que al pasar de un elemento al inferior, contiene una capa más y por lo tanto, los electrones de la capa de valencia, al estar más alejados del núcleo, estarán menos atraídos por él y costará menos energía arrancarlos.
    

2. En un mismo período, en general, aumenta a medida que nos desplazamos hacia la derecha, ya que los elementos allí situados tienen tendencia a ganar electrones y por lo tanto costará mucho más arrancarlos que a los de la izquierda que, al tener pocos electrones en la última capa les costará mucho menos perderlos.