原子能结合为晶体的根本原因，在于原子结合起来后整个系统具有更低的能量。设想把分散的原子（离子或分子）结合成为晶体，在这个过程中，将有一定的能量W释放出来，称为结合能。如果以分散的原子作为计量内能的标准，则-W就是结合成晶体后系统的内能。
两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量。自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能。几个粒子从自由状态结合成为一个复合粒子时所放出的能量。如自由原子结合为分子时所放出的能量，该能量叫化学结合能。结合能数值越大，分子就越稳定。
因为几个粒子单独的质量和要比他们结合成复合粒子的质量要大，亏损的那一部分质量以能量的形式释放出去，那部分能量就叫结合能，大小为亏损的质量乘光速的平方（根据爱因斯坦质能方程E=MC^2，C为光速，m为质量）。
结合能越大，需要更多的能量才能把原子核拆分。
但是每个原子核的核子个数不一样，所以我们不能说结合能越大，原子核越稳定。
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