Jos atomin pääkvanttiluvun määräämä elektronikuori on täysi, atomin ei ole energeettisesti edullista ottaa vastaan tai luovuttaa elektronia. Tällaiset atomit vuorovaikuttavat heikosti toisten atomien kanssa. Niiden ionisoimiseen tarvitaan paljon energiaa ja ne kuuluvat jalokaasuihin. Vetyatomilla ionisaatioenergia on 13,6 eV. Heliumilla se on suurempi, 24,6 eV. Heliumin ionisaatioenergia on atomeista suurin, koska elektronikuori on täysi ja elektronit sijaitsevat lisäksi lähellä atomiydintä.

Litiumilla ionisaatioenergia on selvästi vetyä alhaisempi: 5,4 eV. Tämä johtuu siitä, että energiataso [[$n=1$]] on täysi ja kolmas elektroni sijoittuu energiatasolle [[$n=2$]], kauemmaksi ytimestä. Sisemmän energiatason elektronit varjostavat uloimman elektronin ja ytimen välistä vuorovaikutusta pienentäen ionisaatioenergiaa. Kun uloimmalla energiatasolla on vain yksi elektroni, atomi vuorovaikuttaa herkästi muiden atomien tai ionien kanssa. Tällaisten alkuaineiden ionisaatioenergia on alhainen, ja ne luopuvat uloimmasta elektronistaan helposti.

Ionisaatioenergia kasvaa pääsääntöisesti saman energiatason elektronien lukumäärän lisääntyessä. Joitain poikkeuksia tosin on. Esimerkiksi berylliumin (neljä elektronia) ionisaatioenergia on suurempi kuin boorin (viisi elektronia). Berylliumilla on täysi pääkvanttiluvun, [[$n=2$]], alataso, [[$\ell=0$]]. Boorilla yksi elektroni sijoittuu alatasolle [[$\ell=1$]], jolloin se on helpommin irrotettavissa atomista. Suurimmat ionisaatioenergiat havaitaan jalokaasuilla, joilla on täydet uloimman päätason alatasot.

Ionisaatioenergian muutos atomin järjestysluvun mukaan. Taulukossa havaitaan notkelmat, kun elektronit alkavat täyttää samassa jaksossa uutta energian alatasoa. Lähde: NIST Atomic Spectra Database, Ionization Energies Data.

Kevyimpien alkuaineiden elektronirakenne ja ionisaatioenergia

Alkuaine	Elektronirakenne	Ionisaatioenergia (eV)
Vety	1s1	13,6
Helium	1s2	24,6
Litium	1s22s1	5,4
Beryllium	1s22s2	9,3
Boori	1s22s22p1	8,3
Hiili	1s22s22p2	11,3
Typpi	1s22s22p3	14,5
Happi	1s22s22p4	13,6
Fluori	1s22s22p5	17,4
Neon	1s22s22p6	21,6
Natrium	1s22s22p63s1	5,1

Yllä olevassa taulukossa elektronirakenne on ilmaistu käyttämällä sivukvanttiluvulle [[$\ell$]] arvoja s, p, d, f, ... lukuarvojen 0, 1, 2, 3, ... sijaan. Esimerkiksi typen rakenteen merkintä 1s²2s²2p³ tarkoittaa, että tilassa [[$n=1$]], [[$\ell=0$]] on kaksi elektronia (eri spinkvanttiluvuilla), tilassa [[$n=2$]], [[$\ell=0$]] on myös kaksi elektronia (taas eri spinkvanttiluvuilla) ja tilassa [[$n=2$]], [[$\ell=1$]] on kolme elektronia (eri magneettikvanttiluvuilla eli eri asennossa olevilla orbitaaleilla).

Kolmatta jaksoa raskaammat alkuaineet
Energiatason [[$n=3$]]​ jalokaasu on argon. Argonilla on 18 elektronia. Seuraavalla alkuaineella kaliumilla 19. elektroni sijoittuu uudelle energiatasolle [[$n=4$]]​, vaikka energiatasolla [[$n=3$]]​ on alataso 3d täyttämättä. Alatason 3d energia on kuitenkin suurempi kuin tilan 4s. Näin ollen kalium aloittaa neljännen jakson. Vasta kun alataso 4s on täysi, alkaa taso 3d täyttyä.

Elektronit asettuvat tasoille, joiden energia on mahdollisimman alhainen.

Kvanttimekaniikan ymmärtäminen on selittänyt jaksollisen järjestelmän rakentumisen edellä kuvatulla tavalla. Jaksollinen järjestelmä muotoutuu sen mukaisesti, miten elektronit täyttävät energiatiloja.

Kuvassa ovat jaksollisen järjestelmän osat sen mukaan, millä energiatasolla atomin uloimmat elektronit ovat.