一般的な周期表では水素はアルカリ金属の上に配置されるが、2006年に周期表における水素の位置を変更すべきではないかとする論文が国際純正応用化学連合（IUPAC）に提出され、公式雑誌に掲載された。
水素のイオンには、陽イオンである水素イオン（hydron、ヒドロンまたはハイドロン）と、陰イオンの水素化物イオン（hydride、ヒドリドまたはハイドライド）とが存在する。¹H⁺はプロトン（陽子）そのものであるが、一般に水素は同位体混合物なので、水素の陽イオンに対する呼称としてはヒドロンが正確である（すなわちヒドロンは H⁺、D⁺、T⁺の総称である）。しかし、化学の領域において単に「プロトン」と呼ぶ際は水素イオンを指し示していると考えて差し支えはない。水素イオンの濃度[H⁺]は酸性度を定量的に表す指標として用いられ、mol/L（モル毎リットル）単位で表した水素イオンの濃度の数値の対数に負号をつけた値を水素イオン指数（pH）で表す。水中の[H⁺]濃度は1から10⁻¹⁴mol/L程度の広い範囲を取り、pHでは0 - 14 程度となる。中性の水には約10⁻⁷mol/Lの水素イオンが存在し、pHは約7となる。
元素およびガス状分子の中でもっとも軽く、また宇宙でもっとも数が多く、珪素量を10⁶とした際の比率は2.79×10¹⁰である。地球上では水や有機化合物の構成要素として存在する。水素分子は常温・常圧では無色無臭の気体で、非常に軽く、非常に燃焼・爆発しやすいといった特徴を持つ。そのため日本では、高圧ガス保安法容器保安規則により、赤色のボンベに保管するように決められている。
金属化そのものが達成されていないためにその真偽はいまだ不明であるが、金属化した水素は室温超伝導を達成するのではないかという予想がある。この可能性の傍証として、周期表で水素のすぐ下のリチウムは、30GPa以上という超高圧下で超伝導状態となることが示されている。リチウムの超伝導への転移温度は圧力48GPaで20K程度であるが、この数字は単体元素のものとしては高い部類に入り、いくつかの例外を除けば一般に軽い元素ほど転移温度は高くなるため、もっとも軽い元素である水素は、より高い転移温度を持つ可能性が十分ある。木星型惑星（木星・土星）の深部は非常に高い圧力になっており、液体金属水素が観測された条件と似ている。木星型惑星を構成するもっとも主要な元素のひとつである水素は、この状況下では金属化している可能性があり、惑星の磁場との関わりも指摘されている。
ガス惑星の内部など非常に高い圧力下では性質が変わり、液状の金属になると考えられている水素は、実際に1996年にローレンス・リバモア国立研究所のグループが、140GPa（1GPa=約1万気圧）、数千℃という状態で、100万分の1秒以下という短寿命ではあるが、液体の金属水素を観測したと報告している。しかしながら、2006年現在、数百GPaのオーダーで圧力を加える実験が行われているものの、固体の金属水素の観測はされていない。励起状態の水素が金属化するときわめて強力な爆薬になるとの理論計算が行われ、電子励起爆薬として研究されている。この理論では圧力だけでは不十分であり、水素を励起状態にして圧力をかければ金属化するとしている。
水素分子は、それぞれの原子核（プロトン）の核スピンの配向により、オルト（ortho）とパラ（para）の2種類の異性体が存在する。オルト水素は、互いの原子核のスピンの向きが平行で、パラ水素ではスピンの向きが反平行である。この2つは、化学的性質に違いがないが、物理的性質（比熱や熱伝導率など）がかなり異なる。これは内部エネルギーにある差によるもので、パラ水素側が低い。統計的な重みが大きいほうをオルトと呼ぶ。常温以上では、オルト水素とパラ水素の存在比はおよそ3:1である。低温になるほどパラ水素の存在比が増し、絶対零度付近ではほぼ100パーセントパラ水素となる。オルト‐パラ変換を起こす触媒は、活性炭や鉄などの金属の一部、常磁性物質またはイオンなどがある。
1671年に、ロバート・ボイルが鉄と希硝酸を反応させて生じる気体が可燃性であることを記録している。1766年、ヘンリー・キャヴェンディッシュが水素を気体として分離し、発見した。
当線最大の難工事が二ツ木トンネルである。馬場駅と当駅との間にそびえる二ツ木峠を貫くトンネルは、上田温泉電気軌道が手掛けた最初のトンネル工事であるが、トンネル工事技術の発達していなかった時代の工事であり、その事が上田市と丸子町を結ぶ路線としての工事を先に進めたために開通が遅れ、結果意味をなさなくなった遠因になっている。二ツ木トンネルを抜けると上り方面からは塩田平の田園風景が目前にせまり沿線の名物に数えられていた。ちなみにトンネルは完成時手掘りで掘った所を石で組んだ形であったが四十雀＝始終カラ(空)電車と揶揄されるほどの赤字路線であったためコンクリートを吹き付けて補強する予算が組めず1961年6月25日の梅雨前線豪雨による崩落を招いた。結果1961年6月29日の運行休止（事実上の廃止）に至っている。二ツ木トンネルは廃止後、道路トンネルに改修されることなく1970年代まで放置された。その後、前駅跡側が工業団地として造成されることとなったために埋められてしまい跡形もない。現在は存在した事を示すものは「二ツ木隧道の碑」のみである。