氧氣的分子結構

　　O2分子內的化學鍵通常是共價鍵。

　　從實驗上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個未成對地電子。說明原來的以雙鍵結合的氧分子結構式不符合實際。
　　氧氣的結構如右圖所示，基態O2分子中并不存在雙鍵，氧分子里形成了兩個三電子鍵。
　　氧的分子軌道電子排布式是，在π軌道中有不成對的單電子，所以O2分子是所有雙原子氣體分子中唯一的一種具有偶數電子同時又顯示順磁性的物質。
　　兩個氧原子進行sp軌道雜化，一個單電子填充進sp雜化軌道，成σ鍵，另一個單電子填充進p軌道，成π鍵。氧氣是奇電子分子，具有順磁性。
　　普通氧氣含有兩個未配對的電子，等同于一個雙游離基。兩個未配對電子的自旋狀態相同，自旋量子數之和S=1，2S+1=3，因而基態的氧分子自旋多重性為3，稱為三線態氧。[6]  
　　在受激發下，氧氣分子的兩個未配對電子發生配對，自旋量子數的代數和S=0，2S+1=1，稱為單線態氧。
　　空氣中的氧氣絕大多數為三線態氧。紫外線的照射及一些有機分子對氧氣的能量傳遞是形成單線態氧的主要原因。單線態氧的氧化能力高于三線態氧。
　　單線態氧的分子類似烯烴分子，因而可以和雙烯發生狄爾斯-阿爾德反應。