คุณสมบัติของไฮโดรเจนรวมอยู่ในสภาพธรรมชาติบนโลกมันเป็นก๊าซไม่มีสีไม่มีกลิ่นซึ่งไวไฟสูงมาก มันเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดที่ทราบว่ามีอยู่ในธรรมชาติโดยมีค่าเฉลี่ย 75% ของมวลทั้งหมดในเอกภพในดวงดาวดาวเคราะห์และวัตถุที่เป็นตัวเอกอื่น ๆ ไฮโดรเจนยังมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตทุกอย่างบนโลกซึ่งประกอบด้วยสิ่งมีชีวิต 14% โดยน้ำหนักเนื่องจากมันจะสร้างพันธะกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำและคาร์บอนเพื่อสร้างโมเลกุลที่เป็นพื้นฐานของโครงสร้างสิ่งมีชีวิตและโมเลกุลอินทรีย์ส่วนใหญ่ ถูกสร้างขึ้น
ในขณะที่ไฮโดรเจนที่มีมากที่สุดคือโปรตอนซึ่งมีเพียงโปรตอนเดียวในนิวเคลียสอะตอมและอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในวงโคจรรอบนิวเคลียส แต่อีกสองไอโซโทปของไฮโดรเจนก็มีอยู่เช่นกัน Protium คิดเป็น 99.985% ของไฮโดรเจนธรรมชาติทั้งหมดและ Deuterium มีสัดส่วนเกือบ 0.015% โดยมีทั้งโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอมซึ่งให้มวลเป็นสองเท่าของโปรตอน ทริเทียมเป็นไฮโดรเจนในรูปแบบที่สามซึ่งหาได้ยากยิ่งในธรรมชาติ แต่สามารถผลิตได้เอง มันไม่เสถียรและมีการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีด้วยครึ่งชีวิต 12.32 ปี มันมีสองนิวตรอนในนิวเคลียสอะตอมหนึ่งโปรตอนและเป็นสารประกอบสำคัญที่ผลิตและใช้ในอาวุธระเบิดไฮโดรเจนเพื่อเพิ่มผลผลิตของพวกเขาเช่นเดียวกับในการผลิตพลังงานฟิชชันนิวเคลียร์และในการวิจัยฟิวชั่นนิวเคลียร์
คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจนมีเพียงหนึ่งอิเล็กตรอนในวงโคจรทำให้มันเป็นองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยาสูงที่ก่อพันธะกับองค์ประกอบอื่น ๆ ในสภาพธรรมชาติในชั้นบรรยากาศจะจับกับอะตอมของไฮโดรเจนเช่นเดียวกับออกซิเจนในรูปแบบ H 2 โมเลกุลของ H 2 ยังสามารถเป็นเอกลักษณ์ขึ้นอยู่กับการหมุนของนิวเคลียสของพวกเขาด้วยโมเลกุลของ H 2 ที่นิวเคลียสทั้งสองหมุนไปในทิศทางเดียวกันที่เรียกว่า orthohydrogen และผู้ที่มีสปินตรงข้ามเป็นที่รู้จักกันเป็น parahydrogen Orthohydrogen เป็นรูปแบบที่พบมากที่สุดของ H 2 ที่ความดันบรรยากาศปกติและอุณหภูมิในรูปแบบก๊าซ แต่เมื่อเย็นลงเป็นของเหลวเช่นสำหรับจรวดเชื้อเพลิงการเปลี่ยนแปลงของ orthohydrogen เป็น parahydrogen
คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนและความอุดมสมบูรณ์อย่างกว้างขวางของมันบนพื้นดินและในมหาสมุทรของโลกทำให้มันเป็นพื้นที่สำคัญของการวิจัยในฐานะแหล่งเชื้อเพลิงที่ไร้ขีด จำกัด เชื้อเพลิงและแอลกอฮอลล์ทุกรูปแบบเช่นน้ำมันเบนซินก๊าซธรรมชาติและเอธานอลประกอบไปด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนซึ่งไฮโดรเจนคาร์บอนและออกซิเจนบางครั้งถูกผูกเข้าด้วยกัน การแยกไฮโดรเจนบริสุทธิ์ออกมาเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่เผาไหม้หมดจดนั้นสามารถทำได้ง่าย แต่แรงที่จำเป็นในการแยกไฮโดรเจนออกจากพันธะเคมีและจากนั้นทำให้เย็นลงสำหรับการจัดเก็บมักใช้พลังงานมากกว่าไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่สามารถสร้างขึ้นได้ ด้วยเหตุนี้คุณสมบัติของไฮโดรเจนจึงหมายความว่าการใช้งานทั่วไปเป็นที่พบได้ในพันธะเคมีกับองค์ประกอบอื่น ๆ
การวิจัยเพื่อผลิตพลังงานฟิวชั่นยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบไฮโดรเจนดิวทีเรียมและทริเทียม คุณสมบัติของไฮโดรเจนที่ดาวทุกดวงใช้รวมอะตอมของไฮโดรเจนเข้าด้วยกันภายใต้แรงกดดันที่รุนแรงเพื่อปลดปล่อยฮีเลียมและพลังงานในรูปของแสงและความร้อน แรงกดดันที่คล้ายกันถูกสร้างขึ้นในสถานที่วิจัยโดยใช้สนามแม่เหล็กอันทรงพลัง, เลเซอร์เฉื่อยเฉื่อยหรือพัไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกายุโรปและญี่ปุ่น
เมื่อเกิดการหลอมรวมของอะตอมไฮโดรเจนฮีเลียมจะถูกสร้างขึ้นซึ่งมีพลังงานส่วนเกิน 20% จากกระบวนการและ 80% ของพลังงานถูกดำเนินการโดยนิวตรอนอิสระ พลังงานนิวตรอนหรือความร้อนนี้จะถูกดูดซับโดยของเหลวเพื่อสร้างไอน้ำและให้พลังงานกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการดังกล่าวยังคงอยู่ในช่วงทดลองอย่างไรก็ตามในปี 2011 เกิดจากแรงกดดันมหาศาลที่ต้องได้รับการบำรุงรักษาเพื่อหลอมรวมอะตอมไฮโดรเจนด้วยกันอย่างต่อเนื่องและเพื่อให้เครื่องจักรที่สามารถทนอุณหภูมิที่ผลิตในฟิวชั่นที่ถึง 212,000,000 °ฟาเรนไฮต์ )
