Sauerstoff ist in flüssigem Zustand blau. Zur Erklärung muss man die Molekülorbitaltheorie zu Rate ziehen. Nach dieser besitzt ein Sauerstoffmolekül 2 ungepaarte Elektronen in den beiden höchten Pi* -Orbital (*=antibindend) (Da diese beiden äquivalent sind, werden sie gemäß der Hund'schen Regel zunächst einfach besetzt) und ist damit paramagnetisch. Aufgrund quantenmechanischer Eigenschaften wird diese Form als Singulett-Sauerstoff bezeichnet (Die Aufspaltung des Signals im NMR ist ein Singulett).
Wird nun Energie (beispielsweise in Form von Licht) zugeführt, kann das Sauerstoffmolekül in einen angeregten Zustand übergehen. Der erste angeregte Zustand entspricht der Paarung der beiden Elektronen, der zweite angeregte Zustand dem Übergang eines der beiden Elektronen in das unbesetzte Orbital (ohne Spinumkehr!). Beide Formen sind paramagnetisch und werden als Triplett-Sauerstoff bezeichnet (Triplett im NMR).
In gasförmigem Zustand kommt diese Reaktion allerdings nicht ohne Weiteres vor, da der Spinerhaltungssatz gilt und sie deshalb streng verboten ist.
In flüssigem Zustand kann dieses Spinverbot allerdings umgangen werden.
Hier können sich aufgrund der größeren Nähe der Moleküle 2 Sauerstoffmoleküle zu einem Dimer zusammenlagern, in dem die beteiligten Moleküle simultan in den Singulettzustand übergehen. Die geschieht durch einen erlaubten Elektrnenübergang (aus einem Pi-Atomorbital in ein Pi*-Molekülorbital). Die hierzu benötigte Energie stammt aus dem Licht, dem die Wellenlängen rot, gelb und grün entzogen werden, so dass nur noch die blauen Anteile zurückbleiben. Trennt sich das Dimer wieder, erhält man 2 Singulett-O2, welche sich durch Elektronenaustausch miteinander wieder zu Triplett-O2 umwandeln können.