الهيدروجين هو خفيف بين جميع العناصر. فهو في المرتبة الأولى في الجدول الدوري. يوجد إلكترون واحد خارج نواة الأكسجين. هناك ثلاث نظائر للهيدروجين، توجد بشكل رئيسي في أنسجة الماء والزيت والفحم والغاز ومختلف الكائنات الحية في حالة مركبة. محتواه في قشرة الأرض يُعبر عنه كنسبة من الذرات، حوالي 17.0٪. يحتوي الماء على 11٪ أكسجين بالوزن، تحتوي التربة على حوالي 1.5٪، والمكون الرئيسي هو الأكسجين على ارتفاع 100 كيلومتر، لكن محتواه في طبقة الغلاف الجوي منخفض جدًا. الهواء المجاور للأرض يحتوي فقط على كمية ضئيلة جدًا من الهيدروجين. تظهر نتائج التحليل الطيفي أن الغلاف الجوي للشمس والكواكب يحتوي على حوالي 81.75٪ هيدروجين يُعبر عنها كنسبة من الذرات، والهيدروجين هو أكثر العناصر وفرة في الكون بأسره.
(1) الخصائص الفيزيائية للأكسجين
تحت الظروف العادية، الهيدروجين غاز عديم اللون والرائحة والطعم. هو أخف من الهواء. وقد تبين أنه تحت الظروف القياسية (درجة حرارة 0°C وضغط 101,325 كيلو باسكال)، كتلة 1 لتر من الهيدروجين تبلغ 0.089 جرام. مقارنة بنفس حجم الهواء، الهيدروجين يساوي حوالي 1/14 من كتلة الهواء، وأخف 4.38 مرة من الهواء. عند ضغط 101,325 كيلو باسكال، يمكن للهيدروجين أن يتحول إلى سائل عديم اللون عند -252.8 °C (20,2 K) وإلى صلب يشبه الثلج عند -259.2 °C (13.8 K). من الصعب أن يذوب في الماء ويسال. مثل هذا الغاز الخفيف يمتلك بطبيعة الحال أعلى معدل انتشار وموصلية حرارية عالية، وتوصيله الحراري أكبر 7 مرات من الهواء. الهيدروجين قابل جدًا للذوبان في الماء، بينما هو قابل جدًا للذوبان في النيكل والبلاديوم والموليبدينوم، والبلاديوم قابل للذوبان في حجم واحد.
حل مئات الحجمات من الهيدروجين. الهيدروجين قابل للاختراق للغاية، ويمكنه المرور عبر أنابيب المطاط واللاتكس في درجة حرارة الغرفة، وأفلام المعادن مثل البلاديوم والنيكل والفولاذ عند درجات حرارة عالية. وبسبب النفاذية العالية للهيدروجين، عندما يتعرض الفولاذ لدرجة حرارة وضغط معين للهيدروجين، يتسبب الهيدروجين الذري الذي يخترق الشبكة البلورية للفولاذ في هشاشة عند التشوه البطيء. يتفاعل مع الكربون في المسام الدقيقة للفولاذ لتكوين الميثان. مع زيادة إنتاج الميثان، تتسع المسام إلى شقوق، مما يسرع هجرة الكربون في البنية الدقيقة، ويقلل من الخصائص الميكانيكية للفولاذ، وقد يتسبب في تلف المادة.
(2) الخصائص الكيميائية للهيدروجين
الهيدروجين مستقر عند درجة حرارة الغرفة، لكنه يمكنه التفاعل كيميائيا مع العديد من المواد تحت ظروف مثل الاشتعال أو التسخين.
1 قابلية الاشتعال للهيدروجين
2 خصائص الاختزال للهيدروجين