透过加热生成的二硫分子冷却至室温时不会保留二硫分子的形式。然而三重态的二硫难以转换成S。也就是说，一般的情况下，硫加热到足够温度有机会转变成S，而S分子冷却后一般转变为环八硫，如影片所示，其中玻璃管上方凝结下的黄色固体就是环八硫。基态的二硫处于三重态，即带有两个不成对的电子的双自由基，类似于氧气分子和一氧化硫分子。二硫分子中的S-S键长约为189 pm，比分子中的S-S键长206 pm还短一些。 其在拉曼光谱中，S-S键的谱线位于715 cm处，而在氧气分子的O-O键对应的谱线位于1556 cm。而