在一段时间内, IE 1 通常随 Z 的增加而增加。在一组中, IE 1 值通常随着 Z 的增加而减小。但是,这种趋势存在一些系统性的偏差。请注意,即使硼的核电荷多一个质子,硼的电离能(原子序数5)也比铍的电离能(原子序数4)小。可以解释这是因为由于渗透和屏蔽作用,子壳的能量随 l 的增加而增加。在任何一个壳层中, s 电子的能量都低于 p 电子。这意味着 s 电子比同一壳中的 p 电子更难从原子中去除。铍离子化过程中去除的电子([He] 2 s 2 )是 s 电子,而铍离子化过程中去除的电子硼([He] 2 s 2 2 p 1 )是 p 电子;即使硼的核电荷比一个质子大,这也会降低硼的第一电离能。因此,每次新的子弹开始时,我们都会发现与预测趋势的偏差很小。
随着轨道的填充量超过一半,会发生另一个偏差。尽管一段时间内 IE 1 值都有增加的趋势,但氧的第一电离能略小于氮的电离能。对于氧来说,除去一个电子将消除由2 p 轨道中的电子配对引起的电子-电子排斥,并将导致半填充轨道(在能量上有利)。在随后的时期中发生类似的变化。