L'energia d'ionització, també anomenada potencial d'ionització, és l'energia que s'ha de subministrar a un àtom neutre, gasós i en estat fonamental, per tal d'arrancar-li l'electró més dèbil retingut.

Podem expressar-ho així:

X + 1ªE.I. X⁺ + e^-

Aquesta energia és la corresponent a la primera ionització. La segona energia d'ionització representa l'energia necessària per arrancar un segon electró i el seu valor sempre és major que la primera, ja que el volum d'un ió positiu és menor que el de l'àtom neutre i la força electrostàtica és major en l'ió positiu que en l'àtom, ja que es conserva la mateixa càrrega nuclear:

X⁺ + 2ªE.I. X²⁺ + e^-

Pots deduir tu mateix el significat de la tercera energia d'ionització i de les posteriors.

L'energia d'ionització s'expressa en electronvolt, joule o en quilojoule per mol (kJ/mol).

1 eV = 1,6.10^-19 coulombs . 1 volt = 1,6.10-19 joules

En els elements d'una mateixa família o grup l'energia d'ionització disminueix a mesura que augmenta el nombre atòmic, és a dir, de dalt a baix.

En els alcalins, per exemple, l'element de major potencial d'ionització és el liti i el de menor el franci. Això és fàcil d'explicar, ja que al descendir en el grup  l'últim electró se situa en orbitals cada vegada més allunyats del nucli i, a més, els electrons de les capes interiors fan un efecte de pantalla davant de l'atracció nuclear sobre els electrons perifèrics, de manera que resulta més fàcil extreure'ls.

En els elements d'un mateix període, l'energia d'ionització creix a mesura que augmenta el nombre atòmic, és a dir d'esquerra a dreta.

Això es deu a que l'electró diferenciador està situat en el mateix nivell energètic, mentre que la càrrega del nucli augmenta amb la qual cosa, d'una banda serà més gran la força d'atracció i, per l'altre el nombre de capes interiors no varia i l'efecte de pantalla no augmenta.

No obstant això, l'augment no és continu ja que, en el cas del beril·li i el nitrogen s'obtenen valors més alts que el què podia esperar-se en comparació amb els altres elements del mateix període. Aquest augment es deu a l'estabilitat que presenten les configuracions s² i s²p³, respectivament.

L'energia d'ionització més elevada correspon als gasos nobles, ja que la seva configuració electrònica és la més estable i, per tant haurà de proporcionar més energia per arrancar un electró. Pots deduir i raonar quins són els elements que presenten els valors més elevats per la segona i tercera energies d'ionització.