Stabilitas elektron terluar dapat tercermin dari energi ionisasi atom.
Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron terluar dari suatu atom atau ion dalam fase gas.
Definisi ini hanya berlaku untuk atom berbentuk gas karena atom dalam fasa gas sebenarnya tidak dipengaruhi oleh tetangganya sehingga tidak ada gaya antarmolekul (yaitu gaya antar molekul) yang harus diperhitungkan saat mengukur energi ionisasi
Karena energi mengalir ke dalam sistem, energi ionisasi selalu positif. Energi ionisasi adalah faktor kunci dalam reaktivitas suatu unsur:
โข Atom dengan IE rendah cenderung membentuk kation selama reaksi.
โข Atom dengan IE tinggi (kecuali gas mulia) cenderung membentuk anion.
Semakin tinggi energi ionisasi, maka semakin sulit untuk melepas elektron. Untuk atom dengan banyak elektron, jumlah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron pertama dari atom pada keadaan dasarnya disebut energi ionisasi pertama (IE1).
Energi ionisasi kedua (IE2) melepaskan elektron kedua. Karena elektron ini adalah ditarik dari ion positif, IE2 selalu lebih besar dari IE1. Pola naik-turun iniโIE1 meningkat satu periode ke gas mulia (ungu) dan kemudian turun ke logam alkali berikutnya (coklat)โadalah kebalikan dari variasi ukuran atom. Seiring dengan mengecilnya ukuran atom, dibutuhkan lebih banyak energi untuk melepaskan elektron karena inti lebih dekat, jadi IE1 meningkat.
Unsur-unsur yang segolongan, energi ionisasi makin ke bawah makin kecil, karena elektron terluar makin jauh dari inti, sehingga elektron terluar makin mudah di lepaskan. Unsur-unsur yang seperiode, energi ionisasi pada umumnya makin ke kanan makin besar, karena makin ke kanan gaya tarik inti makin kuat. Dalam suatu periode semakin banyak elektron dan proton maka gaya tarik menarik elektron terluar dengan inti akan semakin besar, elektron semakin sukar terlepas sehingga energi untuk melepas elektron semakin besar,sehingga energi ionisasinya besar.