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虽然氢气在通常状态下不是非常活泼，但氢元素与绝大多数元素能组成化合物。碳氢化合物已知有数以百万种，但它们无法由氢气和碳直接化合得到。氢气与电负性较强的元素（如卤素）反应，在这些化合物中氢的氧化态为+1。氢与氟、氧、氮成键时，可生成一种较强的非共价的键，称为氢键。氢键对许多生物分子具有重要意义。氢也与电负性较低的元素（如活业务流程：电话咨询-填写申请表-签约付款-送样检测/上门取样检测/现场检测-领取报告
氢气质子与酸对氢原子的氧化，也即让氢原子失去其电子，即可得到H+（氢离子）。
氢离子不含电子，由于氢原子通常不含中子，故氢离子通常只含1个质子。这也就是为什么常将H+直接称为质子的原因。H+是酸碱理论的重要离子。裸露的质子H+不能直接在溶液或离子晶体中存在，这是由氢离子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等离子态物质中，氢离子不会脱离分子或原子的电子云。但是，“质子”或“氢离子”这个概念有时也指带有一个质子的其他粒子，通常也记做“H+”。为了避免认为溶液中存在孤立的氢离子，一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子（H3O+）。但这也只是一种理想化的情形。氢离子在水溶液中事实上以类似于H9O4+的形式存在。尽管在地球上少见，H3+离子（质子化分子氢）却是宇宙中常见的离子之一。
