个氢原子分别贡献一个1s轨域的电子参与键结，并形成σ轨域。而氢分子以及其阳离子（阳离子）因为结构简单，而成为科学家在研究化学键本质时所用的重要对象。早在量子力学发展成熟整整半个世纪以前，詹姆斯·克拉克·马克士威就观察到了氢气分子的量子效应。他注意到，的热容量在低于室温的温度下，开始偏离双原子气体的性质，在极低温下更像单原子气体。根据量子理论，这一现象源自于分子旋转能级之间的间距。在质量尤其低的分子中，能级之间的间距特别大。在低温下，较大的能级间距使得热量无法均分到分子的旋转运动上。由更重的原子所组成的双原子