El cuarto nivel de energía principal en el modelo atómico estándar difiere de los tres niveles anteriores en que es el primer nivel en adelante para tener un subnivel f y orbitales. El número de electrones que pueden ocupar el cuarto nivel obedece a la regla de ocupación de dos n cuadrados, 32 electrones.
Los niveles de energía principales están definidos por el número cuántico principal, al que se le puede asignar un valor alfabético. El número cuántico principal puede tener solo valores enteros positivos y es directamente proporcional al tamaño orbital y la probabilidad de que un electrón esté más alejado del núcleo. Un número cuántico principal más grande corresponde a una energía potencial de electrones más grande, lo que facilita que este electrón abandone el átomo.
La n en la regla de ocupación de dos n cuadrados es este número cuántico principal. A medida que aumenta el número cuántico, también aumenta la energía y el número de electrones en el nivel correspondiente. Debido a que cada electrón en un nivel de energía adicional y más poblado tiene más energía potencial que los electrones más cercanos al núcleo, un nivel de energía más alto lleno siempre tiene más energía que un nivel interno lleno.
Es más probable que se encuentren electrones en algunas regiones de un nivel de energía que en otras. Estas regiones de alta probabilidad de ocupación tienen formas específicas y se denominan orbitales, que se agrupan en subniveles. El primer nivel de energía tiene solo un s-orbital. El segundo nivel tiene una s y una p orbital. El tercer nivel tiene orbitales s, p y d. El cuarto nivel es el primero en presentar los orbitales s, p, d y f.
