二氧（氧气）与臭氧同素异形体
/ die-OX-ih-jen; OH-zohn /
氧有两种日常形态。普通的二氧 O2，是让你活着、约占空气五分之一的无色气体。臭氧 O3 是它的三原子表亲：一种淡蓝色、有刺鼻气味的气体（你在打火花的电器旁或雷雨之后会闻到），它在高空是一面盾牌，在近地面却是污染物。同一种元素，两种同素异形体，两种很不一样的分子。
二氧藏着一个著名的意外。简单的路易斯结构把它画成带整齐双键、所有电子配对的 O=O，但这个预测是错的：液氧具有顺磁性——它会被磁铁吸住——这意味着它有未成对电子。分子轨道理论把这一点解释得很漂亮：填 O2 的分子轨道图时，最后两个电子按洪德规则各占一个等能量的反键派轨道，留下两个未成对电子。所以 O2 是一个净双键的双自由基，分子轨道理论在此处的成功，是支持整个模型最有力的论据之一。臭氧 O3 是弯曲分子，中心氧与另外两个相连，成键靠共振离域在两条 O-O 连接上，因此它的两根键完全相同，介于单键和双键之间。
两种形态都极其重要。O2 是驱动呼吸、燃烧和腐蚀的氧化剂。臭氧则是个化身博士与海德先生般的分子：在平流层高处，薄薄一层臭氧吸收太阳强烈的紫外线、保护生命，这正是氟氯碳化物对臭氧层的破坏如此令人警觉的原因；可在近地面，臭氧又是光化学烟雾中有毒、刺激性的成分，是呼吸道的危害。人们常听到的诚实总结是「高处是好，近处是坏」——同一种分子，益害只取决于它在哪里。
把液氧倒在强磁铁的两极之间，它会悬挂在那里、挂住不掉——这是 O2 拥有未成对电子的直接、可见的证据，恰如分子轨道理论所预言，而简单的双键图像所预言不出的。
磁性的氧气，是为分子轨道理论赢得信服的那个实验。
简单的路易斯结构 O=O 错误地预测 O2 没有磁性；氧的顺磁性是真实的，只有分子轨道理论能解释它——两个未成对电子分处简并的反键派轨道。