单线态氧的分子类似烯烃分子，因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应！化学性质氧气的化学性质比较活泼！除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物！一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性.此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。
[5]单线态氧和三线态氧普通氧气含有两个未配对的电子，等同于一个双游离基！两个未配对电子的自旋状态相同，自旋量子数之和S=1，2S+1=3，因而基态的氧分子自旋多重性为3，称为三线态氧。[7]在受激发下，氧气分子的两个未配对电子发生配对，自旋量子数的代数和S=0，2S+1=1，称为单线态氧!空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因!单线态氧的氧化能力高于三线态氧。
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燃烧反应的强度取决于燃料的性能!爆炸危险性所有可燃物质（包括气、液、固）和液氧混合时就呈现爆炸危险性，这种混合物常常由于静电、机械撞击、电火花和其它类似的作用，特别是当混合物被凝固时经常能发生爆炸.液氧泄露当液氧积存在封闭系统中，而又不能保温，则可能发生压力破坏，当温度升高到-118。4℃而又不增加压力，则液氧不能维持液体状态，若泄压不及时，也会导致物理爆炸.液氧积存在两个阀门之间，可导致管路的猛烈破坏.
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液O2具有广泛的工业和医学用途。工业上制造液氧的方法是对液态空气进行分馏!液氧的总膨胀比高达860:1，因为这个优点它在现代被广泛应用于工业生产和军事方面！液态氧由于它的低温特性，液氧会使其接触的物质变得非常脆！液氧也是非常强的氧化剂：有机物在液氧中剧烈燃烧!一些物质若被长时间浸入液氧可能会发生爆炸，包括沥青。在航天工业中，液氧是一种重要的氧化剂，通常与液氢或煤油（二者作为还原剂）搭配使用。一些早期的弹道采用液氧作为氧化剂，如V2（液氧-酒精）和R-7（液氧-煤油）。
氧气具有助燃性，氧化性!火灾危险性液氧是不可燃的，但它能强烈地助燃，火灾危险性为乙类。它和燃料接触通常也不能自燃，如果两种液体碰在一起，液氧将引起液体燃料的冷却并凝固!凝固的燃料和液氧的混合物对撞击是敏感的，在加压情况下常常转为爆炸.有两种类型的燃烧反应，这取决于氧和燃料的混合比和点火情况：一种是燃料和液氧在混合时没有发生着火，但是这种混合物当点火或受到机械撞击时能发生爆轰；另一种液氧与燃料互相接触之前或接触时燃烧已经开始，着火或燃烧并伴随有反复的爆炸！
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