Nguyên tử oxi có cấu hình e là 1s22s22p4, trong nguyên tử có 2 electron độc thân, do đó nó có thể ghép đôi với 2 electron độc thân khác, để đạt được cấu hình bền của khí hiếm, nên số oxi hoá của nó trong các hợp chất thường là -2. Để có được các số oxi hoá cao hơn, electron của oxi phải chuyển từ mức năng lượng 2p lên mức 3s, đây là điều khó khăn vì khoảng cách giữa hai mức năng lượng là xa nhau. Hợp chất tạo thành có năng lượng không đủ bù lại năng lượng đã mất đi do quá trình chuyển mức.
Ngược lại, lưu huỳnh có thể xuất hiện mức oxi hoá +4, +6 vì nguyên tử của chúng tương đối dễ dàng chuyển thành trạng thái kích thích. Năng lượng cần tiêu thụ cho quá trình kích thích được bù lại bởi năng lượng thoát ra khi tạo thành liên kết hoá học, nên các hợp chất lưu huỳnh +4 và +6 thường khá bền.
