Videre blir bindingsenergien påvirket av kvantetilstanden for kjernen. Nukleonene er fermioner med spinn = 1/2 og er underlagt Paulis utelukkelsesprinsipp. To protoner eller to protoner kan derfor ikke eksistere i samme energitilstand med mindre de har motsatt rettete spinn. Som for elektroner i atomære orbitaler, vil et nytt nukleon i kjernen måtte innta en høyere energitilstand hvis den nukleære orbitalen allerede er full. Bindingdenergien vil dermed bli lavere. Som man ser av figuren, er ikke bindingsenergien rent stigende eller fallende og isotoper med samme nukleontall har forskjellig bindingsenergier. For eksempel har atomkjernen He to nøytroner og to protoner i laveste energitilstand som dermed er full. Et ekstra nøytron må da gå inn i en høyere energitilstand som i dette tilfellet gjør at atomkjernen He blir ustabil.