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20개 원소의 일차이온화에너지
이온화 에너지(ionization energy) 또는이온화 퍼텐셜은원자나분자에서전자를 떼어내는 데 드는에너지를 말한다. 이온화 에너지가 클수록 그 입자는 전자를 잃기가 더 어려운 것으로 해석된다.
가리움 효과와,유효 핵전하의 변화로 인해주기율표 상에선 이온화 에너지는 오른쪽 위로 갈수록(즉, 주기가 감소하고 족이 증가할수록) 증가하는 경향을 보여주지만, 이 경향성은2족과13족,15족과16족 사이에선 역전되는 경향을 보여주는데, 이는 그 지점에서, 해당 원자의 맨 마지막 전자가 들어간오비탈이 바뀌기 때문이다.
2족은s오비탈에 2개의 원자가 전자를 갖지만 13족은s오비탈에 2개,p오비탈에 1개의 전자를 갖는데,쌓음 원리에 의해 안정된 s오비탈의 전자를 떼어내는 것이 p오비탈의 전자를 떼어내는 것보다 더 어렵기 때문이다.
또 15족은 각각의 p오비탈 세부구조(px오비탈, py오비탈, pz오비탈)에 1개씩의 전자를 갖지만 16족은 앞에서 서술한 세 세부구조 중 하나에 두 개의 전자를 갖게 되는데,훈트의 규칙에 의해 각각의 오비탈 세부구조는 가능한 한 적은 수의 전자를 가지려 하기 때문에 최외각 오비탈에 전자를 2개 포함한 오비탈을 갖고 있는 16족에서 전자를 떼어내는 것이 모든 최외각 오비탈에 전자가 1개씩만 들어 있는 15족에서 전자를 떼어내는 것보다 더 쉽기 때문이다.
n차 이온화 에너지는 하나의원자나분자에서 n-1개의 전자를 떼어낸 후 n번째 전자를 떼어내는 데 드는 에너지이다.
이것의 변화 패턴을 조사하여 원자의 족을 파악하기도 하는데, n차 이온화 에너지는주양자수가 줄어드는(즉, 전자 껍질의 개수가 줄어드는) 지점에서 그 전까지의 증가율에 비해 아주 큰 폭으로 증가함을 이용한 것이다. 쉽게 설명하면, n차 이온화 에너지는 (n = (그 단계의 껍질에 들어 있는 총 전자 수) + 1)의 지점에서 급격히 커지는 것으로 보면 된다.
