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氢

氢是宇宙中最常见的元素；作为气体，它太轻了，地球的引力无法将其束缚。它是太阳和所有其他恒星以及我们太阳系的气态巨行星中最大的成分。它以水的形式存在于地球表面或地表下，并存在于无数的碳化合物中，其中许多对生命至关重要。

太阳（或任何其他恒星）的热量和光线主要来自氢核聚变生成氦。核反应将在后面讨论。从本质上讲，两个原子的原子核可以在非常高的温度下结合，从而以热量和光线的形式释放出巨大的能量。

反应

氢虽然只有一个最外层电子，但它不属于碱金属或任何其他族。它形成类似于碱金属化合物的化合物，但这些氢化合物碱性要弱得多（或酸性更强），离子性要弱得多，挥发性要强得多。氯化钠，也就是食盐，是中性的并且显然是离子性的；氯化氢在正常条件下是非离子气体，是一种强酸。氢氧化钠的氢类似物在正常情况下是挥发性液体（水，它最常见的化合物）——与强碱性和固体氢氧化钠不同，水是轻微离子性的，实际上是中性的。

氢是一种非金属，形成双原子气体，这是由于氢原子单个电子的共享而产生的。它可以通过失去一个电子或通过获得一个电子并达到氦的完整壳层构型来获得稳定的离子结构（没有电子！）。氢分子最好被描述为在两个氢原子之间共享两个电子。这种结构非常稳定，并且几乎没有形成其他氢分子之间键的倾向；氢在某些已知最低温度下仍然是气体。它也是最轻的气体，甚至比氦还轻。

${\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{F}}_{2(g)}\to 2{\hbox{HF}}_{(g)}+heat$	氢很容易与其电子与强电负性元素（如任何卤素、氧或硫）共享。与氟的结合特别剧烈，并且在非常低的温度下也可能发生。光足以迫使氢和氯燃烧，而火花足以导致氢和氧燃烧。
$2{\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{O}}_{2(g)}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(g)}+heat$	由于1936年的兴登堡灾难，氦长期以来一直取代氢用于比空气轻的飞行器。造成那场灾难的反应仅仅是氢和氧的燃烧。（请注意，在与这种燃烧相关的温度下，水处于气态）
${\hbox{H}}_{2(g)}+2{\hbox{Na}}_{(s)}\to 2{\hbox{NaH}}_{(s)}$ ${\hbox{NaH}}_{(s)}+{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}\to {\hbox{NaOH}}_{(aq)}+{\hbox{H}}_{2(g)}$	氢气在某种程度上可以像卤素一样，与某些金属形成氢化物。大多数氢化物与水剧烈反应生成氢气和金属氢氧化物。氢与非金属形成的化合物通常是这些元素中最易挥发的物质。
$2{\hbox{Zn}}_{(s)}+2{\hbox{HCl}}_{(aq)}\to 2{\hbox{ZnCl}}_{(aq)}+{\hbox{H}}_{2(g)}$ ${\hbox{M}}+2{\hbox{H}}^{+}\to {\hbox{M}}^{2+}+{\hbox{H}}_{2(g)}$ （一般净离子方程式）	在压力下、在水溶液中或在非固体酸中，氢是一种良好的还原剂。强酸会腐蚀大多数金属。此示例显示盐酸添加到锌中。 在气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的大气中，高压下的气态氢将氮还原为氨，将碳化合物还原为甲烷和其他烃，并将氧化物还原为水。

化合物

几乎所有碳化合物都含有氢，反之亦然，但存在比碳化合物（不含氢）更多的含氢（不含碳）的物质。氢与大多数非金属形成键，包括氧、氮和碳。虽然一个氢原子只能与另一个元素形成键，并且只能形成单键，但氢允许形成非常长的碳原子链。大多数仅含碳的氢化合物是可燃气体或挥发性液体或蜡状固体，可以汽化并燃烧以产生水、二氧化碳和大量热量。天然气、汽油（液态烃的混合物）和蜡烛中的蜡都是合适的燃料。与氧、氮、硫以及在某些情况下金属等其他元素一起，氢允许形成生命必需的物质，包括羧酸、糖、蛋白质、核酸、血红蛋白和叶绿素。

此类复杂化合物通常在有机化学中讨论，有机化学是一门与碳更密切相关的学科。

形式

氢有三种同位素。所有氢原子在原子核中都恰好含有一个质子，但可以有零个、一个或两个中子。地球上自然发现的氢原子中99.98%没有中子。这被称为氕或¹H。它与氘或²H一样稳定。氘有一个中子。它的行为与普通氢完全相同，但它的重量是普通氢的两倍。因此，“重水”是D₂O，其中D是氘。氚或³H有两个中子。它不稳定（放射性）并衰变为氦。

如果氢失去一个电子，它就会变成H⁺，只是一个裸露的质子。在水溶液中，H⁺与周围的水分子形成氢键，形成水合氢离子H₃O⁺。随着溶液中水合氢离子浓度的增加，其酸度也随之增加。

尽管这种反应不常见，但氢可以获得一个电子变成H^-离子。