长久以来，人们一直将氧气视为支持生物体呼吸和维持生物体新陈代谢过程的重要物质。那么，如果我们从微观的视角来分析氧气，又会有什么新发现呢？
1被忽视的能源
在大多数人眼里，自然界中的化石燃料、碳水化合物等一些有机物被认作为地球上最主要的能源。从化学键的角度分析，不少有机分子中的共价键一般都比较强，键能较大，化学键不易断裂，不易与其他分子反应生成新物质。然而，氧气是相当活泼的，氧分子中氧氧双键的键能只有493KJ/mol[1]。相比之下，燃烧产物中氧原子与其他原子形成的化学键则较强，二氧化碳分子中碳氧双键的键能高达799KJ/mol[1]，而水分子由于氢键的原因键能也较大。基于表1提供的实验值进行估算可得，燃烧反应中平均有1mol氧气参与，将会释放460KJ的热量。正由于氧氧双键的键能较弱，使得燃烧反应成为化学反应中放热量最大的反应之一。而大部分有机化合物分子中的键强度与燃烧产物中的键强度相当。因此，从这一角度看，氧气才是真正的能源，而其他“燃料”仅仅是在燃烧产物提供与氧原子形成强化学键的工具。导致人们忽视氧气作为能源的原因，主要是因为地球上的燃料相对缺乏，而氧气则较为丰富。
通过大量的实验数据，我们发现，任何有机分子的燃烧热都可以根据与其反应的氧气的物质的量进行估算。例如：1mol甲烷可与2mol氧气反应，那么甲烷的燃烧热就为2×460=920KJ/mol，而甲烷的实验燃烧热值为890KJ/mol；再如1mol葡萄糖可与6mol氧气反应，计算值为2760KJ/mol，而实验值为2801KJ/mol。可见，估算值与实验值相差不大，估算的方法是成立的。以此类推，任何有机分子的燃烧热或部分被氧化所放出的热量都可以被近似地计算。同样的，蔗糖及其它家用食物中含有的卡路里值也可用这种方法进行计算。部分有机物与氧气反应的焓变数据见表1。
根据表1提供的数据，以参与反应的氧气的物质的量为横坐标，以反应实验焓变值的绝对值为纵坐标作图，得图1。
图1数据处理图
从图1可以明显看出，有机化合物与氧气反应的焓变值与反应中氧气参与的物质的量呈较好的线性关系。换句话说，氧气的参与量越多，反应的放热量越多，提供的能量也越多。由此我们更有理由认为氧气才是真正的能源。
很多人误认为地球上的化石燃料和碳水化合物中的能量是通过太阳的照射获取的。但有一个事实值得注意，在远离太阳的月球及其他许多行星上依然储有丰富的沼气能源，但氧气却无法在这些星球上找到。虽然这些星球上依然有丰富的氧原子，但氧原子都与碳、氢、金属、硅等原子形成了化学键，以其他化合物的形式存在。而在地球上，正是由于太阳的功劳，氧气通过光合作用不断地产生，在吸收了太阳能的基础上促进了地球上生物的成长。
因此，氧气是一种独一无二的分子，能够存储从太阳吸收的能量并为地球上的生命提供能源。
2热力学活性物质
燃烧反应具有巨大的放热性，但很多有机化合物在常温常压下与氧气接触时，在很长的一段时间内是观察不到任何变化的。从这个事实我们可以得出结论，氧气是热力学活性物质，而非动力学活性物质，这是氧气的又一重要性质。此性质可以从结构的角度进行解释，根据分子轨道理论，对氧分子进行电子排布，由于氧分子中有两个自旋方向相同的不成对电子[3]，当氧分子与反磁性分子进行反应时，反应的第一步会生成两个自旋方向相同的自由基产物。自由基产物通常是能量很高的中间体，它们的形成过程是非常缓慢的。但一旦自由基产物形成，接下来的一系列链式反应就很容易进行了，反应最终生成二氧化碳和水。
3补充说明
前文中提到的460KJ/mol的数值，是根据大量有机化合物与氧气反应的实验焓变值进行估算的。例如：辛烷的实验焓变值是-5452KJ/mol，1mol辛烷与12.5mol的氧气反应，因此每摩尔氧气的参与将会放热-5452/12.5=-436KJ；1mol甲醇与1.5mol氧气反应放出720KJ的热量，因此每摩尔氧气参与放热-720/1.5=-484KJ。由此得出，每摩尔氧气参与放热的平均值是(436+484)/2=460KJ。其他有机化合物利用此方法进行计算的平均值也接近于460KJ。
