Hilaenergia on atomipotentiaalienergian muoto. Se on energiamäärä, joka tarvitaan kiinteän aineen ionien jakamiseen kaasumaisiksi ioneiksi ja atomeiksi, joista saadaan positiivinen arvo. Käänteinen muoto, jossa energiaa vapautuu, kun ionit sitoutuvat kiinteän aineen muodostumisen aikana, tuottaa negatiivisen arvon. Hilaenergia -arvojen vakioyksiköt ovat kilojouleja/mol (kJ/mol), ja tämän atomienergian laskennan ensisijainen sovellus on kuvata, kuinka vakaa tietty ioninen kiinteä aine on.
Ionin kiinteillä aineilla on kiteinen rakenne, joten jokainen ioni voi olla vuorovaikutuksessa muutamien muiden vastakkaisen varauksen kanssa. Järjestetyn rakenteen ansiosta ionit voivat olla vuorovaikutuksessa huolimatta käytettävissä olevasta termodynaamisesta energiasta minkä tahansa prosessin tai entropian ajamiseksi. Kun vastakkaisten varausten ionit ovat vuorovaikutuksessa, vapautuu paljon energiaa, ominaisuus, joka aiheuttaa ionikiintoaineille erittäin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet.
Näihin reaktioihin tarvittava energia voidaan määrittää laskemalla ionien hilaenergia. Hilaenergiat lasketaan soveltamalla Born-Haber-sykliä, joka sisältää energian käsitteiden yhdistelmän, jota käytetään tarkan mittauksen saamiseksi. Tällaisiin laskelmiin sisältyvät ionisaatioenergia, energia, joka tarvitaan elektronin erottamiseksi atomista tai ionista, sekä elektroniaffiniteetti, energia, joka vapautuu lisäämällä elektronia ioniin tai neutraaliin atomiin. Muita arvoja ovat dissosiaatioenergia, tarve hajottaa yhdiste; sublimointienergia, joka voi saada aineen muuttumaan kiinteästä aineesta kaasuksi; ja muodostumislämpö, energian muutos, kun yhdiste luodaan sen peruselementteistä.
Energian muutokset missä tahansa prosessissa voidaan laskea rikkomalla asiat vaiheittain, mikä selittyy Hessin lailla. Järjestämällä Born-Haber-syklin yhtälö uudelleen hilaenergian laskemiseksi saavutetaan tulos, joka vähennetään muodostumislämpö sumutuslämmöstä dissosiaatioenergia-arvosta, josta on vähennetty ionisaatioenergioiden summa miinus elektronien affiniteettien summa. Tämä tulos kuvaa energian vapautumista, kun metalli- ja epämetalli -ionit muodostavat kiinteän aineen. Hilaenergian kehityssuuntaukset määrittelevät, onko kiinteä aine hajoamassa, minkä lopputulos on positiivinen, vai ionit sitovat, mikä johtaa negatiiviseen energia -arvoon. Nämä energia-arvot on aina arvioitu Born-Haber-syklin periaatteiden mukaisesti, koska hilaenergiaa ei voida mitata suoraan.