Ioniseringsenergi
Neste I rekkefølge av betydning for å bestemme antall og type kjemiske bindinger som et atom kan danne er ioniseringsenergien til elementet. Det er den minste energien som trengs for å fjerne et elektron fra et atom av elementet. Energien er nødvendig fordi alle elektronene i et atom er tiltrukket av den positive ladningen av kjernen, og arbeid må gjøres for å dra elektronen av atomet for å produsere en kation. Kjemisk bindingsdannelse stammer fra overføring eller deling av elektroner, og så er energien som kreves for å fjerne et elektron et avgjørende kriterium i et atoms evne til å danne en binding.
i brede termer, variasjonen av ioniseringsenergier gjennom det periodiske bordet speiler variasjonen i atomradier, med små atomer som vanligvis har høye ioniseringsenergier og store atomer som vanligvis har små. Dermed er elementene med de laveste ioniseringsenergiene (og dermed hvorfra et elektron lettest fjernes) funnet nederst til venstre i det periodiske bordet, nær cesium og francium, og elementer med de høyeste ioniseringsenergiene finnes øverst til høyre i bordet, nær fluor og helium. Variasjonen i ioniseringsenergi korrelerer med variasjonen i atomradius fordi en valenselektron i et voluminøst atom er i gjennomsnitt langt fra kjernen og opplever derfor bare en svak tiltrekning til den. På den annen side er en valenselektron i et lite atom nær sin overordnede kjerne og er gjenstand for en sterk attraktiv kraft.
på dette punktet kan den relative inertiteten til edelgassene delvis forklares. De ligger til høyre i det periodiske bordet, og familiemedlemmene som er nærmest helium (nemlig neon og argon) har ioniseringsenergier som er blant de høyeste av alle elementene. Dermed er deres elektroner ikke lett tilgjengelige for bindingsdannelse. Bare lavere i gruppen, ved krypton og xenon, blir ioniseringsenergiene sammenlignbare med de andre elementene, og disse elementene kan koakses til sammensatt dannelse av tilstrekkelig aggressive reagenser (spesielt av fluor).
et viktig trekk ved ioniseringsenergien er at energien som kreves for å fjerne et andre elektron fra et atom, alltid er høyere enn energien som trengs for å fjerne det første elektronet. Når et elektron er fjernet, er det færre elektroner å avstøte hverandre i kation, så mer arbeid må gjøres for å dra neste elektron bort fra kjernen. Det samme gjelder for den tredje elektronen, som er enda mindre tilgjengelig enn den andre elektronen. Et viktig poeng er imidlertid at hvis et elektron må fjernes fra atomkjernen (som det er tilfelle for et andre elektron fjernet fra natrium), kan ioniseringsenergien være overordentlig høy og ikke oppnåelig i løpet av en typisk kjemisk reaksjon (som det vil bli begrunnet nedenfor). Årsaken til de høye ioniseringsenergiene til kjerneelektroner er i stor grad at disse elektronene ligger mye nærmere kjernen enn valenselektronene, og dermed blir de grepet av det mye sterkere.
det er en generell regel at for elementer til venstre i det periodiske bordet, som har en, to eller tre elektroner i deres valensskjell, er tilstrekkelig energi oppnåelig i kjemiske reaksjoner for fjerning av dem, men ikke nok energi er tilgjengelig for å fjerne eventuelle elektroner fra indre skall. Derfor kan natrium danne Na + – ioner, magnesium kan danne Mg2 + – ioner, og aluminium kan danne Al3+ – ioner.
En årsak til betydningen av edelgasskonfigurasjoner i kjemisk bindingsdannelse blir nå tydelig. Når en edelgass, lukket skallkonfigurasjon er oppnådd, opphører klar fjerning av elektroner for å danne kationer(som gjør muligheten for delvis fjerning av elektroner for deling som kreves i dannelsen av kovalente bindinger, som diskutert nedenfor). En stor energibarriere oppstår når man går utover fjerningen av valenselektronene til et atom.
Ioniseringsenergier korrelerer ikke nøyaktig med atomradier, fordi det er andre påvirkninger utover avstanden til elektronen fra kjernen som bestemmer energien som trengs for å fjerne et elektron. Disse påvirkningene inkluderer detaljer om okkupasjonen av orbitaler i valensskallet. Igjen blir opprinnelsen til en ytterligere mulighet for konkurranse tydelig, i dette tilfellet mellom effekter som stammer fra størrelse alene og de som bestemmes av energibehovet for ionisering.