Pero antes de hablar de la combustibilidad y otras propiedades químicas del hidrógeno, describiremos primero las propiedades físicas de este gas, como hicimos en el caso del agua.25
Es fácil demostrar que es uno de los gases más ligeros.
Si se introduce por el fondo de un matraz lleno de aire, el hidrógeno no permanecerá en él, sino que, debido a su ligereza, escapará rápidamente y se mezclará con la atmósfera.
Si, por el contrario, un cilindro cuya boca esté orientada hacia abajo se llena de hidrógeno, este no escapará, o, más exactamente, solo se mezclará lentamente con la atmósfera. Esto puede demostrarse por el hecho de que una vela encendida prende fuego al hidrógeno en la boca del cilindro y se apaga a sí misma dentro del cilindro.
Por lo tanto, el hidrógeno, al ser combustible, no mantiene la combustión.
La gran ligereza del hidrógeno se aprovecha para los globos. El gas de alumbrado ordinario, que a menudo también se emplea con el mismo propósito, es solo unas dos veces más ligero que el aire, mientras que el hidrógeno es 14 veces y media más ligero que el aire.
Un experimento muy sencillo con burbujas de jabón ilustra muy bien la aplicación del hidrógeno para inflar globos. Charles, de París, demostró la ligereza del hidrógeno de este modo y construyó un globo lleno de hidrógeno casi simultáneamente que Montgolfier.
Un litro de hidrógeno puro y seco26 a 0° y 760 mm de presión pesa 0,08986 gramos; es decir, el hidrógeno es casi 14½ (más exactamente, 14,39) veces más ligero que el aire. Es el más ligero de todos los gases.
La pequeña densidad del hidrógeno determina muchas de sus propiedades notables; así, el hidrógeno pasa con extrema rapidez a través de orificios finos, estando sus moléculas (Capítulo I.) dotadas de la mayor velocidad.27
A presiones algo superiores a la presión atmosférica, todos los demás gases muestran una mayor compresibilidad y un mayor coeficiente de expansión de lo que deberían según las leyes de Mariotte y Gay-Lussac; mientras que el hidrógeno, por el contrario, se comprime en menor medida de lo que correspondería por la ley de Mariotte,28 y con un aumento de presión se expande ligeramente menos que a la presión atmosférica.29
Sin embargo, el hidrógeno, al igual que el aire y muchos otros gases que son permanentes a la temperatura ordinaria, no pasa al estado líquido bajo una presión muy considerable,30 sino que se comprime en un volumen menor que el que se deduciría de la ley de Mariotte.31 De esto puede concluirse que el punto de ebullición absoluto del hidrógeno, y de los gases que se le asemejan,32 se encuentra muy por debajo de la temperatura ordinaria; es decir, que la licuefacción de este gas solo es posible a bajas temperaturas y bajo grandes presiones.33
Esta conclusión fue verificada (1877) por los experimentos de Pictet y Cailletet.34 Comprimieron gases a una temperatura muy baja y luego permitieron que se expandieran, ya sea disminuyendo directamente la presión o dejándolos escapar al aire, medio por el cual la temperatura descendía aún más y entonces, del mismo modo que el vapor cuando se enrarece rápidamente35 deposita agua líquida en forma de niebla, el hidrógeno al expandirse forma una niebla, indicando así su paso al estado líquido.