在常温下氢气是一种由双原子分子H2组成的无色、无嗅、无味的气体。两个氢原子之间的键是由σ键分子轨道（σs）中的一对电子组成的。

    在0°和760毫米压力下氢的密度为0.08987克／升，它是已知的最轻的物质。因为它的密度低，因此能用下方排气法收集。由于氢远比空气（空气的密度为1.293克／升）轻，使它在气球中用作提升剂。

    如果把氢充分冷冻和加压，它就变成一种液体，这种液体在一大气压下的沸点为－252.7°C。液态氢的低温用来冷冻其它物质至低温。它可以把所有的其他气体都转变成固体，唯一的例外是氦。在一259.14°氢凝冻成一种透明的固体。

    氢气比任何其他气体都扩散得快（10．10节），因为它的分子比任何其他气体都轻，而且运动得快。可用图9－3（a）所示的仪器来比较氢和空气的相对扩散速度。当将一只倒置的装氢气的烧杯放低并罩在多孔陶杯上，氢气通过陶杯多孔壁的扩散要比在陶杯里的空气向外扩散得快。结果在陶杯中产生了压力，它使瓶里的水通过喷嘴压出。如果把烧杯从陶杯（这时含有氢气和空气）上拿开（图9－3b），氢气从杯中向外扩散得比空气快，于是在杯里造成部分真空，使空气通过喷管而进入装水的瓶子中。