Das vierte Hauptenergieniveau im Standard-Atommodell unterscheidet sich von den drei vorhergehenden Niveaus dadurch, dass es das erste Niveau ist, das ein f-Unterniveau und Orbitale hat. Die Anzahl der Elektronen, die besetzen können die vierte Ebene gehorcht der Zwei-n-Quadrat-Belegungsregel, 32 Elektronen.
Hauptenergieniveaus werden durch die Hauptquantenzahl definiert, der ein alphabetischer Wert zugewiesen werden kann. Die Hauptquantenzahl kann nur positive ganzzahlige Werte haben und ist direkt proportional zur Orbitalgröße und der Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron weiter vom Kern entfernt ist. Eine größere Hauptquantenzahl entspricht einer größeren potentiellen Energie des Elektrons, was es diesem Elektron erleichtert, das Atom zu verlassen.
Das n in der Zwei-n-Quadrat-Belegungsregel ist diese Hauptquantenzahl. Mit steigender Quantenzahl nimmt auch die Energie und Anzahl der Elektronen im entsprechenden Niveau zu. Da jedes Elektron in einem weiteren und stärker besetzten Energieniveau mehr potentielle Energie hat als Elektronen näher am Kern, hat ein gefülltes höheres Energieniveau immer mehr Energie als ein gefülltes inneres Niveau.
Elektronen sind in einigen Regionen eines Energieniveaus wahrscheinlicher als in anderen. Diese Regionen mit hoher Besetzungswahrscheinlichkeit haben spezifische Formen und werden Orbitale genannt, die in Unterebenen zusammengefasst sind. Das erste Energieniveau hat nur ein s-Orbital. Die zweite Ebene hat ein s- und ein p-Orbital. Die dritte Ebene hat s-, p- und d-Orbitale. Die vierte Ebene ist die erste mit s-, p-, d- und f-Orbitalen.
