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결합 에너지는 특히 원자핵에 있는 소립자들, 원자핵에 속박되어 있는 전자, 그리고 결정 안에서 함께 속박되어 있는 원자와 이온에 의해 결정된다.

핵 결합 에너지는 원자핵을 양성자와 완전히 분리할 때 필요한 에너지나 각각의 양성자와 중성자가 하나의 핵으로 결합할 때 방출되는 에너지를 말한다.

가령 질량수가 2인 중수소핵은 하나의 양성자와 하나의 중성자로 구성되어 있는데 이들은 223만eV(2.23MeV)의 에너지를 가해 완전히 떼어 놓을 수 있다. 반대로 천천히 움직이는 양성자와 중성자가 중수소핵으로 결합될 때 감마(γ)선 형태로 2.23MeV의 에너지를 방출한다. 이때 결합된 입자들의 총질량은 분리된 입자들의 총질량에서 결합 에너지를 뺀 값과 같다(아인슈타인의 질량-에너지 방정식으로 표현됨).

전자결합 에너지(이온화 퍼텐셜이라고도 함)는 원자·분자·이온에서 전자 하나를 떼어내는 데 필요한 에너지를 말한다. 일반적으로 핵에 있는 1개의 양성자나 중성자의 결합에너지는 원자에 속박되어 있는 전자 1개의 결합 에너지보다 약 100만 배 정도 더 크다.