原子番号８のO:酸素原子の電子配置です。
　(1s²)（2s²　2p_x²2p_y¹2p_z¹） *x,y,zは任意です。
 表にすると

殻

軌道

s

px

py

pz

電子数

L殻

2P

4

2S

2

K殻

1S

2

	スピンペア
	不対電子

水の酸素原子は、二つの水素原子と電子を共有します。すると

　 　(1s²)（2s²、2p_x²、2p_y¹⁺¹、2p_z¹⁺¹ )

内殻の(1s²)は結合に関与しません。外殻電子は水素の電子2個とあわせて8個。閉殻 状態で安定な分子をつくります。
　軌道の配置は、共有電子対2本と非共有電子対(ローンペア)2本 の計4本。基本的に炭素のsp3混成軌道と同様で、少し歪んだ正四面体を構成します。水の分子は、ゆるやかなネットワークを構成し 、特異な性質を示します。[ 水相クラスタ]

 二つの酸素原子が作る酸素分子の軌道構成です。

　計10本の軌道は、電子20個で閉殻になります。酸素原子は8電子なので(2原子で16電子)、4電子分の空きが残ります[4電子受容体]。これが酸化や燃焼の原動力です。

　16個の電子は、エネルギー準位が低い軌道から満たし、最上位軌道に空きを残します。

  O₂ 分子電子配置：
   (s_1s)²(s_1s*)²(s_2s)²(s_2s*)²
    (s_2p)²(p_2p)⁴(p_2p*)²

　最上位の非結合性軌道(p_2p*)の2電子は別軌道の不対電子で 、スピンペアではありません[左図]。これを三重項酸素とよびます
　(p_2p*)をスピンペアとするには更にエネルギーを必要とします(*フント則)。つまり、もっとも安定な基底状態の酸素分子 が三重項酸素です。
　

　不対電子は以下のように数えます。n重項とはスピンの状態数=nを指します。

不対電子数	スピン量子数	状態名		状態1			状態2			状態3
0	0	一重項:singlet
1	1/2	二重項:doublet
2	1	三重項:triplet

 三重項は、2個の不対電子の組み合せが3通りあることを示し、bi-radicalと呼ぶこともあります。

一重項酸素：　放射線や強い日光で励起されたとき、(p_2p*)の2電子がスピンペア となり、不対電子数ゼロの不安定な酸素分子を生じます。非ラジカルの活性酸素です。
二重項酸素： 　三重項酸素を１電子還元(追加)すると陰イオン化して、不対電子数１の二重項ラジカルになります。これをスーパーオキシド・ラジカルと呼びます。
三重項酸素： 上記のように普通の酸素分子で す。分子としてはもっとも安定な基底状態ですが、不対電子をもつことから特異な反応性を示します。

 基礎的な話ですが、
2H₂＋O₂ → 2H₂O
  は、水素を酸化して水とエネルギー(熱)を生じる、もっとも基本的な酸化反応です。 このとき酸素は、水素の電子4個を取得(共有)して安定な閉殻分子(水)を作っています。
　言いかえると「電子を与える」あるいは失うことが酸化で、「電子を得る」あるいは共有することが還元です。

  表は、基底状態の酸素分子つまり三重項酸素が、4電子を取得し完全還元する過程です。電子数が奇数のと きラジカルを生じることが重要です。

*1：³O₂の非結合性軌道：p_2p*のひとつがスピンペアとなって二重項になる.
*2：生体内では、酵素SOD：スーパーオキシドディスムターゼによる還元。
*3：生体内では、金属触媒による。フェントン反応。
*4：以上全体では:　 2H₂+O₂ → 2H₂O
 

　 細胞内では、ミトコンドリア中の呼吸鎖が糖や脂肪酸のエネルギーをATPに変えて提供します。これは代謝酵素による脱水素過程ですが、酸素分子についてみれば4電子還元で す(上の表)。つまり、酸素が4電子受容体であることが、ほとんどの生命を維持する基本メカニズム になっています。 [ 代謝経路：呼吸鎖]