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氫

氫是宇宙中最常見的元素；作為氣體，它太輕了，地球的引力無法將其束縛。它是太陽和所有其他恆星以及我們太陽系的氣態巨行星中最大的成分。它以水的形式存在於地球表面或地表下，並存在於無數的碳化合物中，其中許多對生命至關重要。

太陽（或任何其他恆星）的熱量和光線主要來自氫核聚變生成氦。核反應將在後面討論。從本質上講，兩個原子的原子核可以在非常高的溫度下結合，從而以熱量和光線的形式釋放出巨大的能量。

反應

氫雖然只有一個最外層電子，但它不屬於鹼金屬或任何其他族。它形成類似於鹼金屬化合物的化合物，但這些氫化合物鹼性要弱得多（或酸性更強），離子性要弱得多，揮發性要強得多。氯化鈉，也就是食鹽，是中性的並且顯然是離子性的；氯化氫在正常條件下是非離子氣體，是一種強酸。氫氧化鈉的氫類似物在正常情況下是揮發性液體（水，它最常見的化合物）——與強鹼性和固體氫氧化鈉不同，水是輕微離子性的，實際上是中性的。

氫是一種非金屬，形成雙原子氣體，這是由於氫原子單個電子的共享而產生的。它可以透過失去一個電子或透過獲得一個電子並達到氦的完整殼層構型來獲得穩定的離子結構（沒有電子！）。氫分子最好被描述為在兩個氫原子之間共享兩個電子。這種結構非常穩定，並且幾乎沒有形成其他氫分子之間鍵的傾向；氫在某些已知最低溫度下仍然是氣體。它也是最輕的氣體，甚至比氦還輕。

${\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{F}}_{2(g)}\to 2{\hbox{HF}}_{(g)}+heat$	氫很容易與其電子與強電負性元素（如任何鹵素、氧或硫）共享。與氟的結合特別劇烈，並且在非常低的溫度下也可能發生。光足以迫使氫和氯燃燒，而火花足以導致氫和氧燃燒。
$2{\hbox{H}}_{2(g)}+{\hbox{O}}_{2(g)}\to 2{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(g)}+heat$	由於1936年的興登堡災難，氦長期以來一直取代氫用於比空氣輕的飛行器。造成那場災難的反應僅僅是氫和氧的燃燒。（請注意，在與這種燃燒相關的溫度下，水處於氣態）
${\hbox{H}}_{2(g)}+2{\hbox{Na}}_{(s)}\to 2{\hbox{NaH}}_{(s)}$ ${\hbox{NaH}}_{(s)}+{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{(l)}\to {\hbox{NaOH}}_{(aq)}+{\hbox{H}}_{2(g)}$	氫氣在某種程度上可以像鹵素一樣，與某些金屬形成氫化物。大多數氫化物與水劇烈反應生成氫氣和金屬氫氧化物。氫與非金屬形成的化合物通常是這些元素中最易揮發的物質。
$2{\hbox{Zn}}_{(s)}+2{\hbox{HCl}}_{(aq)}\to 2{\hbox{ZnCl}}_{(aq)}+{\hbox{H}}_{2(g)}$ ${\hbox{M}}+2{\hbox{H}}^{+}\to {\hbox{M}}^{2+}+{\hbox{H}}_{2(g)}$ （一般淨離子方程式）	在壓力下、在水溶液中或在非固體酸中，氫是一種良好的還原劑。強酸會腐蝕大多數金屬。此示例顯示鹽酸新增到鋅中。 在氣態巨行星（木星、土星、天王星和海王星）的大氣中，高壓下的氣態氫將氮還原為氨，將碳化合物還原為甲烷和其他烴，並將氧化物還原為水。

化合物

幾乎所有碳化合物都含有氫，反之亦然，但存在比碳化合物（不含氫）更多的含氫（不含碳）的物質。氫與大多數非金屬形成鍵，包括氧、氮和碳。雖然一個氫原子只能與另一個元素形成鍵，並且只能形成單鍵，但氫允許形成非常長的碳原子鏈。大多數僅含碳的氫化合物是可燃氣體或揮發性液體或蠟狀固體，可以汽化並燃燒以產生水、二氧化碳和大量熱量。天然氣、汽油（液態烴的混合物）和蠟燭中的蠟都是合適的燃料。與氧、氮、硫以及在某些情況下金屬等其他元素一起，氫允許形成生命必需的物質，包括羧酸、糖、蛋白質、核酸、血紅蛋白和葉綠素。

此類複雜化合物通常在有機化學中討論，有機化學是一門與碳更密切相關的學科。

形式

氫有三種同位素。所有氫原子在原子核中都恰好含有一個質子，但可以有零個、一個或兩個中子。地球上自然發現的氫原子中99.98%沒有中子。這被稱為氕或¹H。它與氘或²H一樣穩定。氘有一箇中子。它的行為與普通氫完全相同，但它的重量是普通氫的兩倍。因此，“重水”是D₂O，其中D是氘。氚或³H有兩個中子。它不穩定（放射性）並衰變為氦。

如果氫失去一個電子，它就會變成H⁺，只是一個裸露的質子。在水溶液中，H⁺與周圍的水分子形成氫鍵，形成水合氫離子H₃O⁺。隨著溶液中水合氫離子濃度的增加，其酸度也隨之增加。

儘管這種反應不常見，但氫可以獲得一個電子變成H^-離子。