Енергія іонізації — це кількість енергії, яку потрібно затратити, щоб відірвати один електрон від нейтрального атома в газовому стані. Це одна з найважливіших характеристик елемента, бо вона показує, наскільки міцно атом тримає свої електрони. Чим вища енергія іонізації — тим складніше відібрати електрон, і тим менш схильний елемент утворювати позитивні іони. Вимірюють її у кілоджоулях на моль (кДж/моль) або електронвольтах (еВ).
У періодичній таблиці енергія іонізації змінюється закономірно — практично дзеркально до атомного радіуса. По періоду зліва направо вона зростає: ядро дедалі сильніше притягує електрони. Натрій (496 кДж/моль) легко віддає електрон, а Неон (2081 кДж/моль) — ні за що. По групі зверху вниз — зменшується: зовнішні електрони далі від ядра й утримуються слабше. Літій (520 кДж/моль) тримає електрон міцніше за Цезій (376 кДж/моль). Рекордсмен — Гелій: 2372 кДж/моль — найвища перша енергія іонізації серед усіх елементів.
Існує не лише перша, а й друга, третя енергія іонізації — для відривання кожного наступного електрона. Кожна наступна значно вища за попередню, бо ви забираєте електрон від уже позитивно зарядженого іона. Різкий стрибок у послідовних енергіях іонізації вказує на перехід до внутрішньої оболонки. Наприклад, для Натрію перша іонізація — 496, а друга — 4562 кДж/моль: у 9 разів більше! Це означає, що Натрій «охоче» віддає лише один електрон. Саме тому лужні метали утворюють іони з зарядом +1, а лужноземельні — +2.