Wenn sich zwei separate Sauerstoffatome mit zwei chemischen Bindungen verbinden, ist das Ergebnis ein Sauerstoffmolekül. Eine stabile Verbindung entsteht, wenn zwei Sauerstoffmoleküle zwei Elektronenpaare miteinander teilen.
Jedes Atom hat acht Protonen, acht Elektronen und acht Neutronen. Der innere Ring hat zwei Elektronen, während der äußere Ring sechs hat. Ein Elektronenring kann maximal acht aufnehmen, obwohl der erste Ring nur zwei aufnehmen kann.
Da die Atome in einem Sauerstoffmolekül miteinander verbunden sind, teilt die äußere Energieebene zwei ihrer Elektronen mit einem benachbarten Atom. Dadurch erhalten beide Atome eine äußere Schicht aus acht Elektronen.
Gase haben eine angeborene Reaktion zu Edelgasen, die durch den Erwerb der acht Elektronen erreicht wird. Aufgrund der Elektronegativität von Sauerstoff oder der Fähigkeit, Elektronen von benachbarten Atomen magnetisch anzuziehen, verbindet es sich mit fast allen anderen Elementen, um das äußere Energieniveau zu vervollständigen. Metalle wie Eisen, Aluminium oder Titan rosten, wenn sie mit Sauerstoffatomen in Kontakt kommen. Dadurch entsteht eine äußere Schicht aus sauerstoffhaltigen Verbindungen, die das Metall schließlich zersetzt.
Sauerstoff ist das häufigste Element der Erde und nach Wasserstoff und Helium das dritthäufigste Element in der Milchstraße.