¿Por qué el O2 se considera una molécula y no un elemento? ¿No son los elementos el tipo más simple de sustancia pura? ¿Por qué es así si el O2 es solo oxígeno?

Aunque los elementos son un tipo simple de sustancia pura, el O2 no es el tipo más simple de oxígeno. Hay un átomo de O a considerar. Ahora puede venir a su mente que O no se oculta naturalmente como O. Eso no es un problema. Muchos elementos no se encuentran en la naturaleza como su forma elemental. Cuando consideramos algo como elemento, siempre consideramos sus formas atómicas. Siguiendo su ejemplo, deberíamos considerar el máximo de gases como H2, N2, etc. como elementos, pero no lo hacemos. Son moléculas gaseosas hechas de átomos del mismo elemento.

Un elemento es la definición de una sustancia que tiene un tipo de átomo específicamente cada átomo de un elemento tiene el mismo número de protones. Cada elemento existe en la naturaleza o en un sistema físico en disposiciones macroscópicas particulares, por ejemplo, metales, sólidos moleculares, carbono, silicio de boro, moléculas más pequeñas de azufre, fósforo, cristales moleculares, yodo sólido, moléculas pequeñas, O2, N2, Cl2, H2, Br2 , I2, F2 o moléculas monoatómicas He, Ne, Ar, Kr, Xe. Una molécula es cómo existe una sustancia particular en el sistema en consideración.
Un elemento es un elemento independientemente de cómo se combine químicamente. El oxígeno es oxígeno en los átomos de O [alta T, baja presión] moléculas de O2 [T y P normales] u ozono O3 [en descargas eléctricas] o combinado con otros elementos en compuestos [H2O, CO2, C6H12O6 y miles de millones más].
Todos los átomos de un elemento específico tienen el mismo número de protones, pero pueden tener diferentes números de neutrones que conducen a isótopos, algunos estables y otros radiactivos. El oxígeno es principalmente O16 con pequeñas cantidades de O17 y O18. De nuevo, estos existen en la atmósfera como moléculas de O2 mixtas y ocasionalmente hay una molécula de H2O [18].

Una molécula es un grupo de dos o más átomos unidos químicamente. En este contexto, el O2 son dos átomos de oxígeno unidos, por lo que el O2 es una molécula y el O por sí mismo es un átomo (que no ocurre naturalmente).

Un elemento: cada una de las más de cien sustancias que no pueden descomponerse químicamente en sustancias más simples y son constituyentes primarios de la materia. Cada elemento se distingue por su número atómico, es decir, el número de protones en el núcleo de sus átomos.

El oxígeno puede, en teoría, ser solo O, por lo que el O2 no se ajusta a esta definición

O2 es una molécula compuesta de 2 átomos de oxígeno. Técnicamente sigue siendo un elemento, pero no se considera un átomo porque son 2 átomos unidos.