二氧（氧氣）與臭氧同素異形體
/ die-OX-ih-jen; OH-zohn /
氧有兩種日常形態。普通的二氧 O2，是讓你活著、約占空氣五分之一的無色氣體。臭氧 O3 是它的三原子表親：一種淡藍色、有刺鼻氣味的氣體（你在打火花的電器旁或雷雨之後會聞到），它在高空是一面盾牌，在近地面卻是污染物。同一種元素，兩種同素異形體，兩種很不一樣的分子。
二氧藏著一個著名的意外。簡單的路易斯結構把它畫成帶整齊雙鍵、所有電子配對的 O=O，但這個預測是錯的：液氧具有順磁性——它會被磁鐵吸住——這意味著它有未成對電子。分子軌域理論把這一點解釋得很漂亮：填 O2 的分子軌域圖時，最後兩個電子按洪德規則各占一個等能量的反鍵派軌域，留下兩個未成對電子。所以 O2 是一個淨雙鍵的雙自由基，分子軌域理論在此處的成功，是支持整個模型最有力的論據之一。臭氧 O3 是彎曲分子，中心氧與另外兩個相連，成鍵靠共振離域在兩條 O-O 連接上，因此它的兩根鍵完全相同，介於單鍵和雙鍵之間。
兩種形態都極其重要。O2 是驅動呼吸、燃燒和腐蝕的氧化劑。臭氧則是個化身博士與海德先生般的分子：在平流層高處，薄薄一層臭氧吸收太陽強烈的紫外線、保護生命，這正是氟氯碳化物對臭氧層的破壞如此令人警覺的原因；可在近地面，臭氧又是光化學煙霧中有毒、刺激性的成分，是呼吸道的危害。人們常聽到的誠實總結是「高處是好，近處是壞」——同一種分子，益害只取決於它在哪裡。
把液氧倒在強磁鐵的兩極之間，它會懸掛在那裡、掛住不掉——這是 O2 擁有未成對電子的直接、可見的證據，恰如分子軌域理論所預言，而簡單的雙鍵圖像所預言不出的。
磁性的氧氣，是為分子軌域理論贏得信服的那個實驗。
簡單的路易斯結構 O=O 錯誤地預測 O2 沒有磁性；氧的順磁性是真實的，只有分子軌域理論能解釋它——兩個未成對電子分處簡併的反鍵派軌域。