O₂分子内的化学键通常是共价键。从实验上来说，顺磁共振光谱证明O有顺磁性，还证明O有两个未成对的电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。氧气的结构如右图所示，基态O₂分子中并不存在双键，氧分子里形成了两个三电子键。氧的分子轨道电子排布式是氧气的结构，在π轨道中有不成对的单电子，所以O₂分子是所有双原子气体分子中的一种具有偶数电子同时又显示顺磁性的物质。两个氧原子进行sp轨道杂化，一个单电子填充进sp杂化轨道，成σ键，另一个单电子填充进p轨道，成π键。氧气是奇电子分子，具有顺磁性。
利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。山东液氧
氧气跟乙炔一起产生氧乙炔火焰用于切割金属
医用氧气应用于医院病人、消防员、潜水人员的呼吸气体
氧气用于玻璃行业
高纯氧气用于电子制造业
高纯氧气用于特殊仪器
在化工行业，氧气用于改变产品分子结构，提高乙烯、丙稀、氯化物工艺的生产能力
在炼油、煤制气行业，氧气用于石油提取和精制，增加油、气井产量和脱硫等
在炼钢行业，氧气用于提高钢材的产量和质量
液氧跟液氢一起组成火箭推进剂
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山东正规液氧但氧的活性状态如 、OH以及H2O2等对生物的组织有严重的损坏作用。
电解制氧法
把水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢。用电解法制取一立方米氧要耗电12～15千瓦小时，与上述两种方法的耗电量（0.55～0.60千瓦小时）相比，是很不经济的。所以，电解法不适用于大量制氧。另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集，在空气中聚集起来，如与氧气混合，容易发生极其剧烈的。所以，电解法也不适用家庭制氧的方法。
单线态氧和三线态氧
普通氧气含有两个未配对的电子，等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同，自旋量子数之和S=1，2S+1=3，因而基态的氧分子自旋多重性为3，称为三线态氧。
在受激发下，氧气分子的两个未配对电子发生配对，自旋量子数的代数和S=0，2S+1=1，称为单线态氧。
空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。
单线态氧的分子类似烯烃分子，因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应。
在空气中氧气约占21% 。
分离液态空气法
在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐196℃，比液态氧的沸点（‐183℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。
空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化（去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质）、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧（可以达到99.6%的纯度）和纯氮（可以达到99.9%的纯度）。
利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来。潍坊官方液氧
产生极高温度的火焰，从而使金属熔融。冶金过程离不开氧气。山东液氧
拉瓦锡对氧气的研究拉瓦锡对氧气的发现是在普里斯特里启发下完成的。1774年，拉瓦锡用汞灰（HgO）的合成与分解实验制得氧气，并对它进行了系统的研究，发现它能与很多非金属单质合成多种酸，故命名为“酸气”（希腊文Oxygene）。拉瓦锡通过氧气的实验，提出了燃烧的氧化学说，**了燃素说，发动了化学史上***的化学**，使过去以燃素说形式倒立着的化学正立过来。因此，虽然不是他首先发现氧气，但恩格斯还是称他为“真正发现氧气的人”，而舍勒和普利斯特里是“当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”。
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