El potencial de ionización es la energía que es necesaria suministrale a un átomo para arrancarle un electrón de su capa de valencia, convirtiendo el átomo en un ion positivo o catión. Nos ceñiremos al primer potencial de ionización, energía necesaria para extraer un único electrón del átomo, aunque en muchos elementos se puede hablar de segundo potencial de ionización, energía necesaria para arrancar un segundo electrón al átomo que ya ha perdido uno, o de tercer, cuarto, etc. potenciales de ionización.

Dos factores influirán sobre ell potencial de ionización. Por una parte será tanto mayor cuanto más atraído esté el electrón que se pierde por el núcleo atómico. Por otro lado, como los átomos tienden a tener ocho electrones en su capa de valencia, acercarse a este ideal disminuirá el potencial de ionización, y alejarse de él lo aumentará.

En un periodo el número de capas permanece constante, ya que en un periodo se completa la capa de valencia, no aumenta el número de capas. Al empezar, la capa de valencia tiene un único electrón, mientras que la capa inmediatamente anterior tiene ocho, si el átomo pierde ese electrón externo, se quedaría con una última capa con ocho electrones, una capa de valencia completa, de forma que pierde con mucha facilidad ese electrón y el potencial de ionización es muy pequeño.

En los metales de transición, va aumentando la carga nuclear, sin aumentar la distancia entre la capa de valencia y el núcleo, así que los electrones de valencia están más atraídos y va aumentando el potencial de ionización.

Al finalizar el período, los electrones de la capa de valencia aumentan en número, a la vez que aumenta su separación del núcleo, así que el primer elemento tendrá un potencial bajo, pero al aumentar el número de electrones se acerca a ocho y cada vez será más difícil arrancar un electrón, aumentando el potencial de ionización hasta alcanzar el máximo en los gases nobles, que tienen completa con ocho electrones la capa de valencia.