안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
이온화 에너지가 주기율표의 오른쪽 위로 갈수록 커지는 이유는 유효 핵전하의 증가와 전자 껍질 수 감소로 인해 원자핵과 최외각 전자 사이의 인력이 강해지기 때문입니다. 이온화 에너지는 기체 상태의 원자에서 가장 바깥쪽에 있는 전자 1개를 떼어낼 때 필요한 에너지를 말하며, 원자핵이 전자를 잡고 있는 힘이 세질수록 커집니다.
같은 가로줄에서는 오른쪽으로 갈수록 양성자 수가 많아지면서 유효 핵전하가 크게 증가합니다. 같은 주기에서는 전자가 추가되어도 모두 동일한 전자 껍질에 들어갑니다. 같은 껍질에 있는 전자들끼리는 서로를 가려주는 효과가 매우 약합니다. 양성자가 늘어나는 만큼 핵의 플러스(+) 전하력이 최외각 전자에게 거의 그대로 전전됨에 따라 유효 핵전하가 증가하여 원자 반지름이 작아지고, 전자를 떼어내기 위해 훨씬 더 많은 에너지가 필요해집니다.
같은 세로줄에서는 위로 올라갈수록 전자 껍질 수가 줄어듭니다. 전자 껍질 수가 적을수록 최외각 전자가 원자핵과 물리적으로 훨씬 가까워집니다. 핵과 최외각 전자 사이에 존재하는 안쪽 전자 껍질의 수가 적기 때문에, 안쪽 전자들이 핵을 가로막고 밀어내는 반발력이 적어집니다.
원자핵과 최외각 전자 사이의 거리가 가깝고 인력이 강하므로 전자를 떼어내기가 매우 어려워집니다.
오른쪽 위로 갈수록 무조건 커지는 경향 속에서도 전자 간 반발력 때문에 이온화 에너지가 역전되는 대표적인 구간이 있습니다. 바로 15족과 16족입니다.