ionisoitumisenergia
seuraavaksi tärkeysjärjestyksessä määritettäessä niiden kemiallisten sidosten määrää ja tyyppiä, joita atomi voi muodostaa, on alkuaineen ionisoitumisenergia. Se on pienin energia, joka tarvitaan elektronin poistamiseen alkuaineen atomista. Energiaa tarvitaan, koska ytimen positiivinen varaus vetää puoleensa kaikki atomin elektronit, ja on tehtävä työtä elektronin vetämiseksi pois atomista kationin tuottamiseksi. Kemiallinen sidosten muodostuminen johtuu elektronien siirtymisestä tai jakamisesta, joten elektronin irrottamiseen tarvittava energia on ratkaiseva kriteeri atomin kyvyssä muodostaa sidos.
yleisesti ottaen ionisoitumisenergioiden vaihtelu jaksollisessa järjestelmässä heijastaa atomisäteiden vaihtelua siten, että pienillä atomeilla on tyypillisesti suuret ionisoitumisenergiat ja suurilla atomeilla yleensä pienet. Siten alkuaineet, joiden ionisoitumisenergiat ovat alhaisimmat (ja joista elektroni poistuu helpoimmin), löytyvät jaksollisen järjestelmän alavasemmalta, läheltä cesiumia ja franciumia, ja alkuaineet, joilla on suurimmat ionisoitumisenergiat, löytyvät taulukon oikeasta yläkulmasta, läheltä fluoria ja heliumia. Ionisaatioenergian vaihtelu korreloi atomin säteen vaihtelun kanssa, koska kookkaan atomin valenssielektroni on keskimäärin kaukana ytimestä ja kokee siksi vain heikon vetovoiman siihen. Toisaalta pienen atomin valenssielektroni on lähellä emoytimeään ja siihen kohdistuu voimakas vetovoima.
tässä vaiheessa jalokaasujen suhteellinen inerttisyys voidaan osittain selittää. Ne ovat jaksollisessa järjestelmässä oikealla, ja heliumia lähimpänä olevilla suvun jäsenillä (eli neonilla ja argonilla) on ionisaatioenergiat, jotka ovat kaikista alkuaineista korkeimpia. Näin ollen niiden elektroneja ei ole helposti saatavilla sidosten muodostamiseen. Vasta alemmassa ryhmässä, kryptonissa ja ksenonissa, ionisaatioenergiat tulevat verrannollisiksi muiden alkuaineiden energioihin, ja nämä alkuaineet voidaan houkutella yhdisteen muodostukseen riittävän aggressiivisilla reagensseilla (erityisesti fluorilla).
tärkeä ionisaatioenergian piirre on se, että toisen elektronin irrottamiseen atomista tarvittava energia on aina suurempi kuin ensimmäisen elektronin poistamiseen tarvittava energia. Kun elektroni on poistettu, kationissa on vähemmän toisiaan hylkiviä elektroneja, joten seuraavan elektronin vetämiseksi pois ytimestä on tehtävä enemmän työtä. Sama pätee kolmanteen elektroniin, jota on vielä vähemmän saatavilla kuin toista elektronia. Tärkeä seikka on kuitenkin se, että jos elektroni on poistettava atomin ytimestä (kuten on asianlaita, kun toinen elektroni poistetaan natriumista), ionisaatioenergia voi olla tavattoman korkea eikä sitä voida saavuttaa tyypillisessä kemiallisessa reaktiossa (kuten jäljempänä perustellaan). Ydinelektronien korkeat ionisoitumisenergiat johtuvat suurelta osin siitä, että nämä elektronit ovat paljon lähempänä ydintä kuin valenssielektronit, ja siten ne tarttuvat siihen paljon voimakkaammin.
yleissääntönä on, että jaksollisen järjestelmän vasemmalla puolella olevilla alkuaineilla, joilla on yksi, kaksi tai kolme elektronia valenssikuorissaan, on kemiallisissa reaktioissa saavutettavissa riittävä energia niiden poistamiseen, mutta sisemmistä kuorista ei ole riittävästi energiaa elektronien poistamiseen. Näin ollen natrium voi muodostaa Na + ioneja, magnesium voi muodostaa Mg2 + ioneja ja alumiini voi muodostaa Al3+ ioneja.
yksi syy jalokaasujen konfiguraatioiden tärkeyteen kemiallisten sidosten muodostumisessa käy nyt ilmi. Kun jalokaasu, umpikuorinen konfiguraatio on saatu, valmis elektronien poisto kationien muodostamiseksi lakkaa (samoin kuin mahdollisuus elektronien osittaiseen poistoon kovalenttisten sidosten muodostamisessa vaadittavaan jakamiseen, kuten jäljempänä käsitellään). Suuri energiaeste syntyy, kun mennään pidemmälle kuin atomin valenssielektronien poistaminen.
Ionisoitumisenergiat eivät korreloi atomisäteiden kanssa tarkasti, koska elektronin etäisyyden päässä ytimestä on muitakin vaikutuksia, jotka määrittävät elektronin poistamiseen tarvittavan energian. Näitä vaikutteita ovat muun muassa valenssikuoren orbitaalien miehityksen yksityiskohdat. Jälleen kerran on ilmeistä, että kilpailun mahdollisuus kasvaa entisestään, tässä tapauksessa pelkästään koosta johtuvien vaikutusten ja ionisaation energiavaatimusten perusteella määräytyvien vaikutusten välillä.