Принцип наименьшей энергии определяет порядок заполнения электронами атомных орбиталей: Электроны заполняют энергетические уровни в порядке увеличения их энергии:
Энергия подуровней определяется суммой главного и орбитального квантовых чисел (n + l ):
- при одинаковой сумме сначала заполняется уровень с меньшим n и большим l.
Исключение из этого правила наблюдается тогда, когда энергия близких подуровней мало отличаются друг от друга. Так подуровень 5d заполняется одним электроном раньше 5d1, чем подуровень 4f, а подуровень 6d1-2 раньше, чем подуровень5f (верхний индекс показывает число электронов на подуровне).