O quarto nível de energia principal no modelo atômico padrão difere dos três níveis anteriores, pois é o primeiro nível em diante a ter um subnível f e orbitais. O número de elétrons que podem ocupar o quarto nível obedece à regra de ocupação dois n-quadrados, 32 elétrons.
Os principais níveis de energia são definidos pelo número quântico principal, que pode ser atribuído a um valor alfabético. O número quântico principal pode ter apenas valores inteiros positivos e é diretamente proporcional ao tamanho da órbita e à probabilidade de um elétron estar mais longe do núcleo. Um número quântico principal maior corresponde a uma energia potencial de elétron maior, tornando mais fácil para esse elétron deixar o átomo.
O n na regra de ocupação dois-n-quadrados é este número quântico principal. À medida que o número quântico aumenta, a energia e o número de elétrons no nível correspondente também aumentam. Como cada elétron em um nível de energia posterior e mais populado tem mais energia potencial do que elétrons mais próximos do núcleo, um nível de energia superior preenchido sempre tem mais energia do que um nível interno preenchido.
Os elétrons são mais prováveis de serem encontrados em algumas regiões de um nível de energia do que em outras. Essas regiões de alta probabilidade de ocupação têm formas específicas e são chamadas de orbitais, que são agrupadas em subníveis. O primeiro nível de energia tem apenas um orbital s. O segundo nível possui um orbital se um orbital p. O terceiro nível tem orbitais s, p e d. O quarto nível é o primeiro a apresentar os orbitais s, p, d e f.
