Oksigen
Karakteristik > Struktur

Pada temperatur dan tekanan standar, oksigen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa dengan rumus molekul O, yang disebut sebagai dioksigen, di mana dua atom oksigen secara kimiawi berikatan dengan konfigurasi elektron triplet spin. Ikatan ini memiliki orde ikatan dua dan sering dijelaskan secara sederhana sebagai ikatan ganda ataupun sebagai kombinasi satu ikatan dua elektron dengan dua ikatan tiga elektron.
Sebagai dioksigen, dua atom oksigen terikat satu sama lain. Ikatan dapat dideskripsikan berdasarkan tingkat teori, tetapi secara umum dijelaskan sebagai ikatan ganda kovalen yang dihasilkan dari pengisian orbital molekul yang terbentuk dari orbital atom oksigen, yang pengisiannya menghasilkan angka orde ikatan dua. Untuk yang lebih spesifik, ikatan ganda adalah hasil pengisian orbital berurutan, berenergi rendah ke tinggi, atau Aufbau, dan pembatalan kontribusi elektron 2s, setelah pengisian orbital σ dan σ* rendah secara berurutan; σ tumpang tindih dengan dua orbital 2p atom yang terletak di sepanjang sumbu molekul O-O dan π tumpang tindih dengan dua pasang orbital atom 2p yang tegak lurus dengan sumbu molekul O-O, dan kemudian pembatalan kontribusi dari sisa dua dari enam elektron 2p setelah mengisi sebagian orbital π dan π* terendah.
Kombinasi pembatalan dan tumpang tindih σ dan π ini menghasilkan karakter ikatan rangkap dan reaktivitas dioksigen, dan keadaan dasar elektronik triplet. Konfigurasi elektron dengan dua elektron yang tidak berpasangan, seperti yang ditemukan dalam orbital dioksigen (lihat orbital π* yang terisi dalam diagram) yang energinya sama — yaitu berdegenerasi — adalah konfigurasi yang disebut keadaan spin triplet. Oleh karena itu, keadaan dasar molekul O disebut sebagai oksigen triplet. Orbital dengan energi tertinggi dan sebagian terisi bersifat anti-ikat, dan pengisiannya melemahkan orde ikatan dari tiga menjadi dua. Hal ini membuat ikatan oksigen diatomik lebih lemah daripada ikatan rangkap tiga nitrogen. Karena elektronnya yang tidak berpasangan, oksigen triplet lambat bereaksi dengan sebagian besar molekul organik, yang memiliki spin elektron berpasangan; ini mencegah pembakaran spontan.
Dalam bentuk triplet yang normal, molekul O bersifat paramagnetik oleh karena spin momen magnetik elektron tak berpasangan molekul tersebut dan energi pertukaran negatif antara molekul O yang bersebelahan. Oksigen cair akan tertarik kepada magnet, sedemikiannya pada percobaan laboratorium, jembatan oksigen cair akan terbentuk di antara dua kutub magnet kuat.
Oksigen singlet, adalah nama molekul oksigen O yang kesemuaan spin elektronnya berpasangan. Ia lebih reaktif terhadap molekul organik pada umumnya. Secara alami, oksigen singlet umumnya dihasilkan dari air selama fotosintesis. Ia juga dihasilkan di troposfer melalui fotolisis ozon oleh sinar berpanjang gelombang pendek, dan oleh sistem kekebalan tubuh sebagai sumber oksigen aktif. Karotenoid pada organisme yang berfotosintesis (kemungkinan juga ada pada hewan) memainkan peran yang penting dalam menyerap oksigen singlet dan mengubahnya menjadi berkeadaan dasar tak tereksitasi sebelum ia menyebabkan kerusakan pada jaringan.