joniseringsenergi
nästa i storleksordning för att bestämma antalet och typen av kemiska bindningar som en atom kan bilda är elementets joniseringsenergi. Det är den minsta energi som behövs för att ta bort en elektron från en atom av elementet. Energin krävs eftersom alla elektroner i en atom lockas av kärnans positiva laddning, och arbete måste göras för att dra elektronen från atomen för att producera en katjon. Kemisk bindningsbildning härrör från överföring eller delning av elektroner, och så är den energi som krävs för att avlägsna en elektron ett avgörande kriterium för en atoms förmåga att bilda en bindning.
i breda termer speglar variationen av joniseringsenergier genom det periodiska systemet variationen i atomradier, med små atomer som vanligtvis har höga joniseringsenergier och stora atomer som vanligtvis har små. Således finns elementen med de lägsta joniseringsenergierna (och därmed från vilka en elektron lättast avlägsnas) längst ner till vänster om det periodiska bordet, nära cesium och francium, och element med de högsta joniseringsenergierna finns längst upp till höger om bordet, nära fluor och helium. Variationen i joniseringsenergi korrelerar med variationen i atomradie eftersom en valenselektron i en skrymmande atom i genomsnitt är långt ifrån kärnan och därför upplever endast en svag attraktion för den. Å andra sidan är en valenselektron i en liten atom nära sin moderkärna och utsätts för en stark attraktiv kraft.
vid denna tidpunkt kan ädelgasernas relativa inertitet delvis förklaras. De ligger till höger i det periodiska bordet, och familjemedlemmarna som ligger närmast helium (nämligen neon och argon) har joniseringsenergier som är bland de högsta av alla element. Således är deras elektroner inte lätt tillgängliga för bindningsbildning. Endast lägre i gruppen, vid krypton och xenon, blir joniseringsenergierna jämförbara med andra element, och dessa element kan koaxas till föreningsbildning av tillräckligt aggressiva reagenser (framför allt av fluor).
en viktig egenskap hos joniseringsenergin är att den energi som krävs för att ta bort en andra elektron från en atom alltid är högre än den energi som behövs för att ta bort den första elektronen. När en elektron har tagits bort finns det färre elektroner att stöta bort varandra i katjonen, så mer arbete måste göras för att dra nästa elektron bort från kärnan. Detsamma gäller för den tredje elektronen, som är ännu mindre tillgänglig än den andra elektronen. En viktig punkt är emellertid att om en elektron behöver avlägsnas från atomens kärna (vilket är fallet för en andra elektron som avlägsnas från natrium), kan joniseringsenergin vara mycket hög och inte uppnåelig under en typisk kemisk reaktion (som kommer att motiveras nedan). Anledningen till kärnelektronernas höga joniseringsenergier är till stor del att dessa elektroner ligger mycket närmare kärnan än valenselektronerna, och därmed grips de av det mycket starkare.
det är en allmän regel att för element till vänster i det periodiska systemet, som har en, två eller tre elektroner i sina valensskal, är tillräcklig energi uppnåelig i kemiska reaktioner för deras avlägsnande, men inte tillräckligt med energi är tillgänglig för att ta bort elektroner från inre skal. Därför kan natrium bilda Na + joner, magnesium kan bilda Mg2 + joner och aluminium kan bilda Al3+ joner.
en orsak till betydelsen av ädelgaskonfigurationer i kemisk bindningsbildning blir nu uppenbar. När en ädelgas, sluten skalkonfiguration erhålls, upphör det färdiga avlägsnandet av elektroner för att bilda katjoner (liksom möjligheten för partiell borttagning av elektroner för den delning som krävs vid bildandet av kovalenta bindningar, som diskuteras nedan). En stor energibarriär uppstår när man går utöver avlägsnandet av en atoms valenselektroner.
joniseringsenergier korrelerar inte exakt med atomradier, eftersom det finns andra influenser bortom elektronens avstånd från kärnan som bestämmer den energi som behövs för att ta bort en elektron. Dessa influenser inkluderar detaljerna om ockupationen av orbitalerna i valensskalet. Återigen blir ursprunget till en ytterligare möjlighet till konkurrens uppenbar, i detta fall mellan effekter som härrör från storlek ensam och de som bestäms av energikraven för jonisering.