A energia de um elétron quando está mais próximo do núcleo é dada pela fórmula:

$$E_n =-\frac{kZe^2}{2n^2r_n}$$

Onde:

$$E_n$$ é a energia do elétron em elétron-volts (eV)
$$k$$ é a constante de Coulomb ($$8,98755\times10^9 Nm^2C^{-2}$$)
$$Z$$ é o número atômico do núcleo
$$e$$ é a carga elementar ($$1,602\times10^{-19}C$$)
$$n$$ é o número quântico principal do orbital atômico do elétron
$$r_n$$ é o raio do orbital atômico do elétron

O número quântico principal $$n$$ pode assumir valores inteiros positivos de 1, 2, 3 e assim por diante. Quanto menor o valor de $$n$$, mais próximo o elétron está do núcleo e menor sua energia.

Por exemplo, no átomo de hidrogênio, a energia do elétron no estado fundamental (n =1) é -13,6 eV. Esta é a energia mais baixa que um elétron pode ter em um átomo de hidrogênio. À medida que o elétron se move para níveis de energia mais elevados (n =2, 3 e assim por diante), sua energia aumenta e ele se torna menos fortemente ligado ao núcleo.