Tenaga yang diperlukan untuk menyingkirkan elektron sesuatu atom elemen dalam keadaan gas dipanggil keupayaan pengionan atau tenaga pengionan. Tenaga pengionan ke-n suatu atom ialah tenaga yang diperlukan untuk memisahkan elektron ke-n selepas elektron ke-n-1 berjaya dipisahkan.
Tenaga pengionan meningkat sejajar dengan bilangan elektron yang telah dipisahkan. Peningkatan juga dapat dilihat setelah satu-satu petala berjaya dikosongkan. Sebagai contoh, peningkatan ketara dapat dilihat apabila elektron ke-2 dan ke-10 dialihkan daripada natrium, Na kerana elektron-elektron ini merupakan yang pertama untuk menduduki petala kedua dan pertama elemen ini. Fransium, Fr mempunyai tenaga pengionan yang terendah manakala fluorin, F tertinggi dalam unsur-unsur yang terdapat dalam [[Jadual Berkala]]. Tenaga pengionan logam umumnya lebih rendah berbanding bukan logam. Oleh itu, lebih senang untuk logam menyingkir satu elektron untuk membentuk ion positif, dan mudah pula untuk bukan logam menerima elektron dan membentuk ion negatif.
Atom neutral mempunyai bilangan proton yang sama dengan elektron. Maka, cas negatif elektron atom tersebut telah membatalkan cas positif proton, lalu menjadikan cas atom tersebut 0. Elektron bebas oleh itu tidak akan tertarik dengan atom neutral menurut model elektron bebas. Namun realitinya, elektron-elektron sesuatu atom membentuk satu awanan elektron dimana elektron bebas yang lain boleh menembusinya.
