Il quarto livello di energia principale nel modello atomico standard differisce dai tre livelli precedenti in quanto è il primo livello in avanti ad avere un sottosistema e gli orbitali di tipo f. Il numero di elettroni che possono occupare il quarto livello obbedisce alla regola di occupazione a due n quadrati, 32 elettroni.
I principali livelli di energia sono definiti dal numero quantico principale, a cui può essere assegnato un valore alfabetico. Il numero quantico principale può avere solo valori interi positivi ed è direttamente proporzionale alla dimensione orbitale e alla probabilità che un elettrone si allontani dal nucleo. Un numero quantico principale più grande corrisponde a una maggiore energia potenziale di elettroni, rendendo più facile per questo elettrone lasciare l'atomo.
La n nella regola di occupazione a due n quadrati è questo numero quantico principale. Man mano che il numero quantico aumenta, aumenta anche l'energia e il numero degli elettroni nel livello corrispondente. Poiché ogni elettrone in un ulteriore livello di energia più popolato ha più energia potenziale degli elettroni più vicini al nucleo, un livello di energia più alto riempito ha sempre più energia di un livello interno riempito.
Gli elettroni sono più probabilità di essere trovati in alcune regioni di un livello di energia rispetto ad altri. Queste regioni con un'alta probabilità di occupazione hanno forme specifiche e sono chiamate orbitali, raggruppate in sottolivelli. Il primo livello di energia ha solo un s-orbitale. Il secondo livello ha un s e un p orbitale. Il terzo livello ha gli orbitali s, p e d. Il quarto livello è il primo a presentare gli ormoni s, p, d e f.
