Uma molécula de oxigênio contém dois átomos. O oxigênio nunca existe livremente na natureza, mas existe como uma molécula diatômica, o que significa que dois átomos de oxigênio se unem e compartilham elétrons. Outras moléculas diatômicas incluem cloro e hidrogênio.
Os únicos elementos diatômicos são os não metais. Os elementos diatômicos consistem em dois átomos do mesmo elemento compartilhando elétrons. Hidrogênio, flúor, cloro, bromo e iodo são todos elementos diatômicos e não podem ser encontrados como átomos individuais em sua forma elementar. Esses elementos precisam de apenas mais um elétron para preencher seu nível de energia externo, portanto, eles precisam compartilhar ou encontrar apenas mais um elétron. O oxigênio, por outro lado, compartilha dois elétrons. Como o oxigênio precisa de mais dois elétrons para preencher seu nível de energia mais externo e se tornar estável, ele deseja compartilhar elétrons com outros, especialmente com outros átomos de oxigênio.