Como o número atômico afeta a energia de ionização?

O padrão é complexo e precisa ser dividido para considerar seus fatores contribuintes. Aqui está um gráfico da primeira energia de ionização de átomos vs. número atômico:

Em primeiro lugar, durante um período a energia de ionização geralmente aumenta. Isso se deve ao fato de o elétron da camada externa que está sendo removido ser mais fortemente atraído pelo núcleo à medida que avançamos ao longo do período, portanto, mais energia é necessária para removê-lo. Essa atração mais forte surge do aumento do número de prótons no núcleo, o que também resulta nos elétrons da camada externa sendo progressivamente mais próximos do núcleo. A proteção contra conchas internas preenchidas permanece a mesma ao longo de um período.

Em segundo lugar, quando chegamos ao final de um período e ionizamos o primeiro elemento no próximo período, vemos uma grande diminuição na energia de ionização. Isso se deve ao fato de haver mais uma concha de elétrons, de modo que a concha externa fica mais distante do núcleo e também experimenta mais blindagem de conchas internas preenchidas, apesar do próton extra no núcleo.

Finalmente, dentro da tendência geralmente crescente ao longo de um período, vemos pequenas diminuições na energia de ionização quando passamos do elétron sendo removido de um sub-invólucro s (Grupo 2) para ser removido de um sub-invólucro p (Grupo 3). O sub-invólucro-p é um pouco mais alto em energia, portanto menos energia é necessária para remover o elétron.

Um mergulho semelhante na energia de ionização também ocorre entre o Período 5 e o Período 6. No período 5, cada um dos orbitais do sub-invólucro p é preenchido individualmente. No período 6, o elétron está sendo removido de um orbital duplamente cheio, e a repulsão entre os dois elétrons no orbital facilita um pouco a remoção de um deles.