Ionizacijska energija, ki je količina energije, ki je potrebna za ločitev elektrona od atoma, je pomembna za fiziko in kemijo. Z ionizacijo atoma odstranimo elektron in dodamo pozitivni ion, ki spremeni celotno strukturo atoma. Ko je ioniziran, atom ne more tvoriti normalnih vezi, zato ga je mogoče uporabiti za povsem različne namene, odvisno od potreb znanstvenika. Nekateri atomi imajo različne nivoje ionizacijske energije, pri čemer se ionizacija imenuje glede na vrstni red energije. Ionizacija ima posebno energijsko vrednost, imenovano elektronvolti.
Vsak atom ima vsaj en elektron in ta elektron daje atomu negativen naboj. Ionizirati atom pomeni odstraniti enega ali več elektronov, da atomu dobimo pozitiven naboj iona. Dodajanje nedoločene količine energije atomu ne bo prineslo ustreznih rezultatov in lahko povzroči, da ni elektronov ali pa preveč elektronov pobegne iz atoma. Eden od načinov za izračun ionizacijske energije je, da teče tok skozi atom, dokler ne odda svetlobe.
Ionizacijska energija je merilo, koliko energije je potrebno, da en elektron odleze stran od atoma. To se zgodi z uporabo pozitivnega naboja na atom. Ko bo energije zadostna, bo najbolj oddaljeni elektron pobegnil iz atoma in se namesto tega pridružil viru energije. Da bi atom ohranil ravnovesje, bo ion nadomestil manjkajoči elektron in dal atomu pozitiven naboj.
Nekateri atomi imajo enako ionizacijsko energijo za vsak elektron, drugi pa bodo imeli različne energijske ravni za elektron. Če so potrebne različne energetske ravni, se to imenuje prva ionizacijska energija za prvi elektron, druga ionizacijska energija za drugega in tako naprej, dokler niso upoštevani vsi elektroni. Če je raven energije enaka, se energija imenuje preprosto ionizacijska energija.
Količina potrebne energije se meri v elektronvoltih. Ta meritev je enaka količina kinetične energije, ki jo akumulira elektron, ko gre skozi električni potencial enega volta. Ko je bila ionizacija prvič odkrita, so bili za merjenje ionizacije uporabljeni običajni volti, vendar ta meritev ni tako natančna kot elektronvolti.
Periodični sistem elementov združuje elemente po številnih različnih podobnostih, kot je število elektronov ali velikost atoma. Druga skupina na tabeli je količina energije, ki je potrebna za ionizacijo. Za elemente, ki so bolj navzgor in desno, je potrebno več energije kot elementi spodaj levo v periodnem sistemu.