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El potencial de ionización es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.
Podemos expresarlo así:
Átomo neutro gaseoso + Energía -----> Ion positivo gaseoso + e -
Siendo esta energía la correspondiente a la primera ionización. El segundo potencial de ionización representa la energía precisa parasustraer el segundo electrón; este segundo potencial de ionización es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del átomo y la fuerza electrostática es mayor en el ion positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.
El potencial o energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en Kilojulios por mol (kJ/mol).
1 eV = 1,6 . 10 -19culombios . 1 voltio = 1,6 . 10 -19 julios
Si el potencial de ionización de un átomo fuera 1 eV, para ionizar un mol (6,02 . 10 23 átomos) de dichos átomos serían necesarios 96,5 kJ.
En los elementos de una misma familia o grupo el potencial de ionización disminuye a medida que aumenta el número atómico, es decir, de arriba abajo.
En los alcalinos, por ejemplo, el elemento de mayor potencial deionización es el litio y el de menor el francio. Esto es fácil de explicar, pues el último electrón se sitúa en orbitales cada vez más alejados del núcleo y, a su vez, los electrones de las capas interiores ejercen un efecto de apantallamiento de la atracción nuclear sobre los electrones periféricos.
En los elementos de un mismo período, el potencial de ionización crece a medida que aumenta elnúmero atómico, es decir, de izquierda a derecha.
Esto se debe a que el electrón diferenciador o último de los elementos de un período está situado en el mismo nivel energético, mientras que la carga del núcleo aumenta, por lo que será mayor la fuerza de atracción, y, a su vez, el número de capas interiores no varía y el efecto pantalla no aumenta.
Sin embargo, el aumento no es continuo, pues enel caso del berilio y el nitrógeno se obtienen valores más altos que lo que podía esperarse por comparación con los otros elementos del mismo período. Este aumento se debe a la estabilidad que presentan las configuraciones s 2 y s 2 p 3 , respectivamente.
La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habráque proporcionar más energía para arrancar un electrón.
Se denomina energía de la primera ionización a la necesaria para separar el electrón menos fuertemente unido de un átomo en estado gaseoso y desde su estado fundamental.

La energía de ionización corresponde a la variación de energía que tiene lugar en el proceso: 


donde M representa un átomo de cualquier elemento.
La pérdida de unelectrón transforma al átomo en un ion con una carga positiva. Por ejemplo:


Se llama segunda energía de ionización a la que se necesita para extraer, de este ion, el electrón menos fuertemente unido. Análogamente se pueden definir las energías de ionización tercera, cuarta, etc., de los átomos capaces de ionizarse en este grado.

Los valores de las energías de ionización están determinados,principalmente, por cuatro características interdependientes:
1. La carga que tiene el núcleo.
2. El grado en que esta carga está compensada por los electrones situados en capas internas por debajo de aquella de la que se está extrayendo el electrón; es decir, el efecto de pantalla de las capas electrónicas internas.
3. El radio del átomo.
4. La naturaleza del nivel energético.

En realidad,los factores 1 y 2 pueden combinarse en uno solo mediante el concepto de carga nuclear efectiva, que es la carga nuclear menos el efecto de pantalla de los electrones internos.

La variación de la energía de ionización de los átomos neutros con el número atómico se representa en la gráfica adjunta. Como se puede observar, existe una marcada periodicidad, con unos valores máximos para los gases...