आक्सीकृत हीमोग्लोबिन की आक्सीकरण स्थिति निश्चित करना कठिन है क्यौंकि प्रायौगिक मापन से आक्सीहीमोग्लोबिन (एचबी-ओटू) डायामैग्नेटिक होती है (कोई अयुगल इलेक्ट्रान नहीं होते), फिर भी आक्सीजन और लौह दोनों में कम-ऊर्जा वाली इलेक्ट्रान संरचनाएं पैरामैग्नेटिक होती हैं (यानी इस यौगिक में कम से कम एक अयुगल इलेक्ट्रान होता है). आक्सीजन और उससे संबंधित लौह की आक्सीकरण दशाओं के न्यूनतम-ऊर्जा प्रकार निम्न हैं:

ये सभी संरचनाएं डायामैग्नेटिक न होकर, पैरामैग्नेटिक (अयुगल इलेक्ट्रान युक्त) होती हैं. इस तरह, देखे गए डायामैग्नेटिज्म और अयुगल इलेक्ट्रानों को समझने के लिये लौह और आक्सीजन के संयोग में इलेक्ट्रनों का एक असहज वितरण होना जरूरी है.

डायामैग्नेटिक (बिना नेट स्पिन के) एचबी-ओटू के उत्पादन के लिये तीन संभावनाएं हैं:

सीधी प्रायौगिक जानकारी 

इस तरह, एचबी-ओटू में लौह की सबसे नजदीकी औपचारिक स्थिति आक्सीकरण +3 दशा होती है, जिसमें आक्सीजन -1 दशा (सुपरआक्साइड. O के रूप में) में होती है. इस संरचना में डायामैग्नेटिज्म सुपरआक्साइड पर मौजूद एकल अयुगल इलेक्ट्रान के लौह पर स्थित एकल अयुगल इलेक्ट्रान से प्रतिफेरोमैग्नेटिक तरीके से व्यवस्थित होने से उत्पन्न होता है, जिससे प्रयोग के डायामैग्नेटिक आक्सीहीमोग्लोबिन के अनुसार, सारी संरचना को कोई कुल स्पिन नहीं प्राप्त होती.

डायामैग्नेटिक आक्सीहीमोग्लोबिन के लिये ऊपर दी गई तीन संभावनाओं में से दूसरी का प्रयोग द्वारा सही पाया जाना आश्चर्यपूर्ण नहीं है– सिंग्लेट आक्सीजन (संभावना सं. 1) और चार्ज के बड़े विभाजन (संभावना सं. 3) दोनों प्रतिकूल उच्च-ऊर्जा दशाएं हैं. एचबी-ओटू में लौह का उच्चतर आक्सीकरण स्थिति में जाना अमु के आकार को कम कर देता है, जिससे वह पारफाइरिन रिंग के तल पर चला जाता है और कोआर्डीनेटेड हिस्टिडिन रेजिड्यू को खींच कर ग्लाबुलिनों में देखे जाने वाले ऐलोस्टीयरिक परिवर्तनों की शुरूआत करता है.

जैव-अकार्बनिक रसायनज्ञों द्वारा प्रस्तुत प्रारंभिक सिद्धांतों के अनुसार संभावना सं. 1 सही थी और लौह को आक्सीकरण दशा II. में होना चाहिये. ऐसा इसलिये लगता था क्यौंकि लौह की मेटहीमोग्लोबिन के रूप में आक्सीकरण दशा III, जब .O इलेक्ट्रान को "पकड़नें" के लिये सुपरआक्साइड मौजूद न हो, तो हीमोग्लोबिन को हवा में मौजूद सामान्य ट्रिप्लेट O को बांधनें में अक्षम बना देती है. इसलिये यह मान लिया गया कि जब आक्सीजन गैस फेफड़ों में बंधी होती है, तो लौह Fe(II) के रूप में रहता है. इस पहले वाले क्लासिक मॉडल में लौह का रसायनशास्त्र लुभावना था, लेकिन डायामैग्नेटिक उच्च-ऊर्जा सिंग्लेट आक्सीजन की आवश्यकता कभी समझ में नहीं आई. यह तर्क दिया गया कि आक्सीजन अणु का बंधन उच्च स्पिन लौह (II) को सशक्त-क्षेत्रीय लाइगैंडों के एक आक्टाहेड्राल क्षेत्र में रख देता है –क्षेत्र में इस परिवर्तन से स्फटिक क्षेत्र में वृद्धि से उर्जा का विभाजन हो जाता है, जिससे लौह के इलेक्ट्रान जोड़े बनाकर कम-स्पिन वाली संरचना का निर्माण करते हैं, जो Fe(II) में डायामैग्नेटिक होते हैं. यह जबरन कम-स्पिन युग्लीकरण आक्सीजन के बंधने पर होता है, लेकिन यह लौह के आकार में परिवर्तन को समझाने के लिये काफी नहीं है. लौह के छोटे आकार और बढ़ी हुई आक्सीकरण दशा, व आक्सीजन के कमजोर बांड को समझने के लिये आक्सीजन द्वारा लौह से एक अतिरिक्त इलेक्ट्रान को निकालना आवश्यक है. 

यह ध्यान में रखना चाहिये कि पूर्ण-संख्या आक्सीकरण दशा का निर्धारण एक औपचारिकावाद है, क्यौंकि पूर्ण इलेक्ट्रान-अंतरण में दोषहीन बांड क्रमों के लिये कोवैलेंट बांडों का होना आवश्यक नहीं है. इस तरह पैरामैग्नेटिक एचबी-ओटू के तीनों माडल कुछ हद तक एचबी-ओटू की वास्तविक इलेक्ट्रानिक संरचना के लिये जिम्मेदार हो सकते हैं. लेकिन Fe(II) की अपेक्षा एचबी-ओटू में लौह का माडल का Fe(III) होना अधिक सही लगता है.

आक्सीहीमोग्लोबिन में लौह की आक्सीकरण स्थिति
नैदानिक उपयोग
इन्हें भी देखें
रोगों में भूमिका