Vesinik on kõige väiksema aatommassiga element; kõige sagedasemaisotoobiprootiumi aatom koosneb ainult ühestprootonist ja ühestelektronist. Vesiniku aatommass on 1,00794 ± 0,00007 g·mol−1.
Maal ei esine tavalistes looduslikes tingimustes üheaatomilisemolekuliga monovesinikku ehk atomaarset vesinikku H, küll agadivesinik ehkmolekulaarne vesinik H2, mis onnormaaltingimustelvärvitu jalõhnatugaas. Mõnekeemilise reaktsiooni ajal esineb atomaarne vesinik siiski väga lühikese aja vältel. Molekulaarne vesinik on kõige väiksema molekulmassiga gaas, mis on Maal looduslikult levinud.
Kuigi vesinik paigutatakse tavaliseltI rühma, ei ole tema koht perioodilisussüsteemis üheselt määratav[2], sest ta on elementide seas erandlikul kohal.[1] Mõnikord paigutatakse ta VII rühma, mõnikord mitte ühessegi rühma.[1]
Suure ionisatsioonienergia poolest sarnaneb vesinikVII rühma elementidega.
Vesiniku ionisatsioonienergia on nii suur, et isegi vesiniku (I) ühendid niisuguste tugevateoksüdeerijatega nagufluor jahapnik ei saa ollaioonilised. Kui ühendites tekiksidki positiivsed vesinikuioonid, siis moodustuks nende väga suure polariseeriva toime tõttu ikkagikovalentne side. Samal põhjusel ei saa tavalistes keemilistes nähtustes esineda ioonid H+ vabas olekus. Vesiniku aatomi ehituse eripära tõttu esineb vesinikuühenditele eripäranekeemilise sideme liikvesinikside.[2]
Negatiivne vesinikuioon H– moodustub vesinikuaatomist eksotermilises protsessis (elektronafiinsus 0,75 eV). Seetõttu on oksüdatsiooniastmega −1 vesiniku ühendite puhul võimalik iooniline side.[2]
Erinevalt muudest elementidest on keemilised ja füüsikalised erinevused vesiniku isotoopide vahel suhteliselt suured. Seetõttu on neil erinimetused ja mitteametlikud, ent laialdaselt kasutatavad erisümbolid. Isotoopi massiarvuga 1 nimetatakseprootiumiks jakeemiline sümbolH käib eriti selle isotoobi kohta. Isotoopi massiarvuga 2 nimetataksedeuteeriumiks, mille keemiline sümbol2H (mitteametlikultD).
Vesinikul on karadioaktiivne isotoop massiarvuga 3 japoolestusajaga 12,3aastat. Selle nimetus ontriitium ja sümbol3H (mitteametlikultT). (Eraldi nimetused ja -sümbolid on ka isotoopidel, mis kuuluvad radioaktiivsetesse ridadesse.)
Prootiumi aatomituum onprooton, mis onelementaarosake. Deuteeriumi aatomi tuum ondeuteron, mis koosneb ühest prootonist ja ühestneutronist. Triitiumi aatomi tuum ontriiton, mis koosneb ühest prootonist ja kahest neutronist.
Juba varsti pärast Universumi tekkimistSuures Paugus oli tohutu palju prootoneid janeutroneid. Kõrge temperatuuri tingimustes ühinesid need kergeteks aatomituumadeks (eritiD ja4He). Enamik prootoneid jäid siiski ühinemata ning neist said edaspidi1H-tuumad.
Umbes 380 000 aasta pärast, kuikiirgustihedus oli jäänud piisavalt väikseks, said vesinikuaatomid moodustuda lihtsalt tuumade ja elektronide kokkusaamise teel, ilma et mõnifooton neid kohe jälle lahutaks. Sellest ajast saadik on olemasreliktkiirgus ning Universum on vesinikuga täidetud. Universumi aatomitest koosnevas aines (välja jääbtume aine) oli 3/4 massiosa vesinikku, 1/4 massiosaheeliumi ja mõni miljardik massiosaliitiumi. Teised keemilised elemendid ontuumareaktsioonide saadustena hiljem tekkinud.
Kui Universum veelgi jahtus, jagunes mass asümmeetriliselt ning moodustusid vesinikupilved.Gravitatsiooni toimel tihenesid need pilved algulgalaktikateks ja hiljemprototähtedeks. Gravitatsiooni toimel tihenes aine niivõrd, ettuumasünteesis hakkasid vesinikutuumadest moodustuma heeliumituumad. Nii moodustusid esimesedtähed. Prootium saabheelium-4-ks peamiseltdeuteeriumi jatriitiumi kui vaheastmete kaudu. Seejuures vabanev energia on tähtede energiaallikas.
Hiljem tekkisid väga suurtes tähtedes samuti tuumasünteesi teel raskemadelemendidsüsinik,lämmastik jahapnik, mis on kõikide tuntud eluvormide põhikomponendid.
Osa materjali väljus tähtedesttähetuulena,supernoovade plahvatustena või muul moel ning nendest koos säilinud gaasiga tekkisid uued tähed, jne. Siiski on algsest vesinikust ja heeliumist tuumasünteesis ära "põlenud" vaid väike osa. Umbes kolm neljandikku keemilistest elementidest koosnevast ainest (või kaks kolmandikku Universumi massist[4]) moodustab endiselt vesinik gaasipilvede ja tähtede kujul.Peajada tähed koosnevad peamiseltplasmaolekus vesinikust.[5][6]
Universumis on vesinik kaugelt levinuim element.Linnutee galaktikas on vesinikku kümme korda rohkem kui levikult järgmist elementi heeliumi.Päikese massist moodustab üle poole vesinik. See moodustab ka suurema osaPäikesesüsteemi massist ning 93%Päikesesüsteemi aatomitest on vesinikuaatomid. Aatomituumade arvu järgi arvestatuna on vesinikku Päikeses 80%.[7] Vesinik moodustab ka suurema osaJupiteri,Saturni,Uraani jaNeptuuni koostisest, mis Päikesesüsteemi vesinikusisaldust veelgi suurendab. Tohutute rõhkude juures Jupiteri ja Saturni sügavustes võib vesinik esinedametallilise vesinikuna.[8] Tõenäoliselt on metallilise vesiniku osatähtsus taevakehades suurem, kui seni arvatud. Oletatavasti onelektrit juhtiv metalliline vesinik ka planeetide magnetväljade põhjuseks.
Väljaspool Päikesesüsteemi esineb vesinik ka hiiglaslikes gaasipilvedes.H-I-aladel esineb ioniseerimatamolekulaarne vesinik. Need alad kiirgavad sagedusega umbes 1420 MHz, mis vastab21 cm joonele. See kiirgus tulenebkoguspinni üleminekutest. Selle kiirguse järgi leitakse ja uuritakse vesiniku esinemist Universumis.
Sisaldusmaakoores onmassi järgi väike (0,87%),aatomite arvu järgi suur (17%). Vesinik on leviku poolestMaal 9. kohal,universumis kõige levinum element.
Looduses esineb triitiumi väga väikestes kogustes. Ta tekib enamastiatmosfääri ülakihtideskosmilise kiirguse mõju tõttu atmosfääris leiduvatele gaasidele.
Levinuim triitiumi tekke mehhanism toimib, kuilämmastiku molekulid on avatud kosmilisele neutronivoole. Saades juurde üheneutroni, laguneblämmastiku tuumsüsiniku ja triitiumi tuumaks. Triitiumi lühikepoolestusaeg (12,32 aastat) ei võimalda looduslike varude kogunemist.
Vesiniku molekulienergiatasemed olenevad sellest, kastuumadespinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erinevaspinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.
Deuteeriumi ühendid onimetajatele, sealhulgas inimestelemürgised: umbes 15 protsendi vee asendamineraske veega (2H2O) tekitabrottidel tervisehäireid ja 25...30% asendamine on surmav. Väikestes kogustes (paar grammi inimese puhul, enam-vähem võrdneraske vee loomulikku sisaldusega kehas) kasutatakse deuteeriumi meditsiinis ainevahetuse jälgimiseks.
Vesiniku avastajaks (1766) loetakseinglisefüüsik jakeemikHenry Cavendishi, kes isoleerismetallidest jahapetest saadud "põleva õhu" (divesiniku) ning kirjeldas ja uuris seda põhjalikult[5].Elavhõbeda ja happe segus tekkisid väikesed gaasimullid, mille koostist ei õnnestunud tal samastada ühegi tuntud gaasiga. Kuigi ta ekslikult arvas, et vesinik on elavhõbeda (mitte happe) koostisosa, suutis ta selle omadusi hästi kirjeldada.
Antoine Laurent de Lavoisier avastas vesiniku 1766 sõltumatult Cavendishist, kui ta tahtis katseliselt näidata, et keemiliste reaktsioonide käigusmassi ei kao ega teki juurde. Ta soojendas vettsuletud aparatuuris ja laskisaurul teises kohaskondenseeruda. Selgus, et kondenseerunud vee mass on pisut väiksem kui vee algne mass. See-eest tekkis gaas H2, mille mass võrduski puuduva massiga, nii et katse oli edukas.
Gaasi edasi proovides põletas ta seda tänapäevalpaukgaasiprooviga nimetatud uuringus ning nimetas teda seejärel põlevaks õhuks. Aastal1783 pani ta ette nimetusehydrogène ('veetekitaja, veemoodustaja'). Selle nimetuse (ladinaHydrogenium) lühendist tuleb ka vesinikukeemiline sümbol H.[5]
Vesiniku javesinikuühendite uurimine on aidanud kaasa aatomi jamolekuli mõiste arengule ning aatomite ja molekulide ehituse ja muundumise mõistmisele.
