在形成键时，通常会有能量释放出来，这被称为放热反应。然而，有时也会有能量的吸收，但这并不经常发生。一般来说，一个稳定的键形成时会释放能量，释放的能量越大，键就越稳定。
我们可以通过分子轨道能级图来估计形成键时释放的能量。以QR分子为例，假设键是由元素Q的一个1s电子和元素R的一个1s电子形成的。根据能级图，当一个电子从元素R的1s原子轨道进入QR的低能量o1s分子轨道时，能量降低的数量等于y（释放能量）。同样地，当元素Q的1s电子降落到低能级的o1s分子轨道时，失去能量（释放能量）。因此，两个电子释放的总能量是2y+z。
另一种情况是考虑由2个来自元素Q的1s电子和1个来自元素R的1s电子形成的键。在这种情况下，两个电子填入o1s成键分子轨道，第三个电子进入o1*s反键分子轨道。如果假设来自元素Q的两个1s电子进入o1s成键轨道，每个电子释放的能量应该是y+z。因此，两个电子释放的总能量是2（y+z）或2y+2z。当来自元素R的电子进入oo*1s反键轨道时，它会获得能量（y+z），这部分抵消了另外两个电子释放的能量。因此，能量的净变化是释放能量，等于y+z。需要注意的是，这种释放的能量比前面介绍的两个电子情况（释放能量是2y+z）较小，这是因为有一个电子进入了反键轨道。
如果键中包括来自元素Q的两个1s电子和来自元素R的两个1s电子，根据图5-15的考虑，能量的净变化是零（在o1s成键轨道中的2个电子抵消了在o1*s反键轨道中的两个电子）。在这种情况下，原子没有形成分子的明显倾向，它们应该保持为分开的原子。
另一个例子是包括2s原子轨道的情况。假设元素Q有两个1s电子和一个2s电子，元素R有两个1s电子和两个2s电子。在这种情况下，2s电子在成键中起重要作用（假设所有的1s电子都参与成键，那么由四个1s电子引起的能量变化应该是零，在o1s轨道中的2个电子抵消了o1*s轨道中的2个电子）。假设元素R的2个2s电子进入O2s成键轨道，释放的能量应该是2w。来自元素Q的1个2s电子被迫进入次低能量的分子轨道o2*s，反键轨道，结果获得能量，等于w，部分地抵消了来自R所释放的能量。能量的净变化应该是释放能量，等于w。
形成一个键时释放的能量与断裂该键时所需要的能量是相等的。断裂一个键所需要的能量称为键能。B2分子的键能约为70,000卡/摩，C2分子的键能约为83,000卡/摩。根据图5-9和图5-10，C2分子的键能比B2分子高是合理的，因为C2分子在成键轨道中有更多的电子数。
我们对键的能量关系的理解将在第20章化学热力学中进一步展开。
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