Riportando in grafico l'andamento della prima energia di ionizzazione ($I_1$) in funzione del numero atomico, si osserva un aumento all'interno di ciascun periodo e una diminuzione lungo ciascun gruppo. La razionalizzazione dell'aumento lungo un periodo si basa sempre sull'aumento della carica nucleare efficace, che lega piu' fortemente gli elettroni aggiunti, richiedendo maggiore energia per l'espulsione di uno di essi. Scendendo lungo un gruppo, invece, l'elettrone espulso e' descritto da un numero quantico principale sempre maggiore: cio' significa che si trova via via piu' lontano dal nucleo e risente dell'effetto di schermatura da parte dei gusci piu' interni; questi due effetti sovracompensano l'aumento della carica nucleare col risultato che l'elettrone e' meno fortemente legato al nucleo.

E' interessante analizzare le energie di ionizzazione successive per uno stesso elemento. Cio' che si osserva e' un generale aumento nell'ordine $I_1<I_2<I_3\dots$. Cio' e' facilmente giustificabile, se si pensa che gli elettroni successivi vengono espulsi da uno ione con carica positiva via via maggiore. Si osserva inoltre un cospicuo incremento dell'energia di ionizzazione quando si passa dalla ionizzazione di un elettrone del guscio di valenza a quella di un elettrone interno. Ad esempio, per il magnesio ( $1s^2\;2s^2\;2p^6\;3s^2$) si ha $I_1=735\;kJ/mol$, $I_2=1445\;kJ/mol$, $I_3=7730\;kJ/mol$. L'espulsione dei due elettroni di valenza ($n=3$), richiede molta meno energia rispetto a quella necessaria per l'espulsione dell'elettrone interno $2p$, che, essendo caratterizzato da $n=2$ e' molto piu' vicino al nucleo e quindi e' da esso piu' fortemente legato. Questo spiega, ad esempio, perche' i metalli alcalini formino solo ioni con carica $+1$ e quelli alcalino terrosi formino solo ioni con carica $+2$ (cationi con carica maggiore implicherebbero la perdita di elettroni interni).

Sulla base di quanto detto, segue che gli elementi con energie di ionizzazione piu' basse (cioe' che possono essere facilmente ionizzati) sono i metalli (che stanno nella parte sinistra della tavola periodica); i non metalli (parte destra della tavola periodica) formano ioni positivi allo stato gassoso piu' difficilmente.