電離能是氣態孤立原子移走一個電子而成為氣態一價正離子所需的能量稱為該原子的第一電離能用I1表示，失去一個電子後成為離子後再失去第二個電子為這個原子的第二電離能，用I2表示。第三、四、……電離能含義依次類推。隨著原子逐步失去電子所形成離子電荷數越來越多，失去電子為越來越難。所以，同一元素的原子的各個電離能依次增大，即I1＜I2＜I3……。比如鋰離子電離能如下圖

關於原子的電離能週期性變化規律如下圖

首先，我們可以看出，稀有氣體的電離能總是處於最大值，鹼金屬元素總是處於最小值，這是因為鹼金屬最外層電子只有一個電子，而次外層電子軌道是充滿的，所以，它們這一族容易失去最外層電子而不容易失去全充滿的次外層電子。

除了過渡金屬外，同一週期元素的第一電離能的總趨勢是隨著原子序數增加而增加。而同一族元素，隨著原子序數增加，第一電離能逐漸減小，因此元素週期表左下角的元素Cs（不考慮放射性的Fr）的第一電離能最小，最容易失去電子，說明金屬性最強。週期表右上角的稀有氣體He第一電離能最大，最不易失去電子。

同一週期中，第一電離能有曲折反常的變化。並非單調上升，這是由於能量相同的軌道電子出現半充滿、全充滿結構，這些軌道的電離能會破壞以前的穩定結構，需要更多的能量。

電離能的大小反映了原子失去電子難易，電離能越小，原子失去電子越容易；反之，就越大。並且，也是判斷原子結構穩定性的標誌。