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O2分子內的化學鍵通常是共價鍵。從實驗上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個未成對地電子。說明原來的以雙鍵結合的氧分子結構式不符合實際。氧氣的結構如右圖所示，基態O2分子中并不存在雙鍵，氧分子里形成了兩個三電子鍵。

分離液態空氣法

在低溫條件下加壓，使空氣轉變為液態，然后蒸發，由于液態氮的沸點是‐196℃，比液態氧的沸點（‐183℃）低，因此氮氣首先從液態空氣中蒸發出來，剩下的主要是液態氧。

工業用途：在冶金工業中，在煉鋼過程中吹以高純度液氧，液氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應。這不但降低了鋼的含碳量，還有利于清除磷、硫、硅等雜質。而且，氧化過程中產生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度。因此,吹氧不但縮短了冶煉時間，同時提高了鋼的質量；液氧在化學工業在生產合成氨時，氧氣主要用于原料氣的氧化，例如重油的高溫裂化，以及煤粉的氣化等，以強化工藝過程，提高化肥產量；液氧在金屬切割及焊接等許多方面也有著廣泛的用途。