The berputar bahwa inti dari dua atom bahwa hidrogen molekul memiliki
(H2) memiliki, dapat memiliki bentuk paralel atau mereka dapat antiparalel, memiliki spin yang hasil dari kesatuan, atau nol. Oleh karena itu, dikatakan bahwa ada dua isomer spin molekul hidrogen, masing-masing dikenal sebagai orto- dan para-hidrogen. Perubahannya lambat, lebih sedikit bila dengan adanya katalis, di mana hidrogen menjadi atom yang diserap, atau pada suhu tinggi, di mana mungkin ada disosiasi atom. Orto- dan para-hidrogen memiliki sifat kimia yang sangat mirip, tetapi beberapa sifat fisiknya agak berbeda, misalnya, uap, kapasitas panas atau konduktivitas termal antara lain.
Pertama kali keberadaan dua bentuk hidrogen yang disebutkan dideteksi, itu secara spektroskopi . Untuk alasan yang termasuk dalam mekanika statistik, orto dan paraform ditemukan hanya menempati tingkat energi rotasi yang berbeda, dan ketika bentuk disajikan bersama, konsentrasi relatifnya disimpulkan dari data intensitas. Pada kesetimbangan, komposisi molekul hidrogen adalah 100% dari bentuk para-hidrogen (bentuk yang memiliki energi internal lebih rendah), ketika suhu mendekati nilai nol mutlak; propitiat orto-hidrogen naik dengan suhu ke nilai 75% di atas 230K.
Ketika hidrogen biasa (dengan rasio campuran orto: para 3: 1), didinginkan hingga suhu udara, dan dengan adanya karbon terhidrasi atau besi (III) oksida, ia diubah dari cara yang bagus -for. Bentuk ini dapat dipanaskan sampai suhu yang sama tanpa mengubahnya, dan kemudian dapat digunakan untuk menghitung konsentrasi stasioner atom hidrogen dalam campuran reaksi, laju perubahan campuran pada kesetimbangan sebanding dengan konsentrasi atom hidrogen yang ada. Dalam banyak buku ilmiah kita dapat menemukan bahwa penyebutan terbuat dari orto- dan para- hidrogen, dan pemisahannya dengan kromatografi gas menggunakan helium sebagai gas pembawa, serta kolom aluminium oksida pada sekitar 77 K.
Konversi katalitik orto- dan para-hidrogen memiliki kepentingan industri yang cukup besar terkait dengan penyimpanan hidrogen dalam keadaan cair. Perubahan lambat memberikan panas yang cukup sehingga akan ada kehilangan penguapan sebagian besar cairan jika apa yang disimpan adalah campuran supercool dari kedua bentuk. Namun, keberadaan besi (III) oksida terhidrasi, ketika hidrogen dicairkan, sangat mempercepat perubahan menjadi para-hidrogen yang praktis murni dan memungkinkan untuk menghindari kesulitan yang disebutkan di atas.
Sisa dari molekul diatomik yang dibentuk oleh atom dengan spin nuklir juga ada dalam bentuk orto dan para, dapat ditunjukkan secara spektroskopi bahwa ini masalahnya; kurang dalam kasus deuterium, di mana tidak ada perbedaan dalam sifat fisik umumnya.