态的分子具有非零的自旋磁矩，所以氧为顺磁性； 即，它可以被吸引到磁铁的两极。因此，具有全部成对的电子的路易斯结构 O=O 不能精确地表示分子氧中键的性质。但是，•O–O• 的替代结构也不够用，因为它暗示了单键的特性，而实验确定的为 121 pm的键长比过氧化氢(HO–OH) 中147.5 pm的单键短得多。这表明三线态氧具有更高的键序。 必须使用分子轨道理论来正确解释同时观察到的顺磁性和短键长。在分子轨道理论的框架下，三线态双氧中的氧-氧键更好地描述为一个完整的σ键加上两个π半键，每个半键均由构成，给出两