Formula orbital molekul bagi molekul nitrogen ialah , dan tiga pasang elektron menyumbang kepada pengikatan, iaitu dua ikatan π dan satu ikatan σ. Mereka tidak menyumbang kepada pengikatan, dan tenaga pengikatan dan anti-pengikatan dibatalkan kira-kira, dan ia setara dengan pasangan elektron bebas. Kerana kewujudan ikatan tiga N≡N dalam molekul N2, molekul N2 mempunyai kestabilan yang tinggi, dan ia mengambil 941.69 kJ/mol tenaga untuk menyerapnya bagi memecahkannya kepada atom. Molekul N2 adalah yang paling stabil di antara molekul diatomik yang diketahui.
Kaedah ujian:
Masukkan bar Mg yang terbakar ke dalam silinder pengumpulan gas yang mengandungi gas nitrogen, dan bar Mg akan terus terbakar
Ekstrak abu (serbuk putih Mg3N2) yang tertinggal dari pembakaran dan tambahkan sedikit air untuk menghasilkan gas yang menjadikan kertas lakmus merah basah bertukar menjadi biru (amonia)
Persamaan tindak balas
Mg3 N2=Mg3N2 (nitrid magnesium)
Mg3N2＋H6O2＝3Mg(OH)2＋N2H3
Diagram tenaga bebas Gibbs-keadaan pengoksidaan nitrogen juga boleh menunjukkan bahawa molekul N2 dengan nombor pengoksidaan 0 berada pada titik terendah lengkung dalam graf, kecuali ion NH4, yang menunjukkan bahawa N2 adalah keadaan yang stabil secara termodinamik berbanding dengan sebatian nitrogen lain dengan nombor pengoksidaan. Nilai pelbagai sebatian nitrogen dengan nombor pengoksidaan antara 0 dan 5 terletak di atas garis (garis putus-putus dalam gambar) di titik HNO3 dan N2, jadi sebatian ini tidak stabil secara termodinamik dan mudah mengalami tindak balas tolak tambah. Satu-satunya dalam gambar yang lebih rendah daripada nilai molekul N2 adalah ion NH4. (Untuk diagram tenaga bebas Gibbs-keadaan pengoksidaan terperinci, sila rujuk http://www.jky.gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.ppt)
Boleh dilihat daripada rajah tenaga bebas Gibbs-keadaan pengoksidaan nitrogen dan struktur molekul N2 bahawa N2 unsur tidak reaktif, dan hanya di bawah syarat suhu tinggi dan tekanan tinggi serta kehadiran pemangkin, nitrogen boleh bertindak balas dengan hidrogen untuk membentuk ammonia:
Di bawah keadaan pelepasan, nitrogen boleh bergabung dengan oksigen untuk membentuk nitrogen oksida:
Di negara yang mempunyai tenaga hidroelektrik yang berkembang baik, tindak balas ini telah digunakan untuk menghasilkan asid nitrik.
N2 mempunyai potensi pengewapan yang kecil, dan nitridanya mempunyai tenaga kisi yang tinggi, dan logam boleh membentuk nitrid ionik. Contohnya:
N2 bertindak terus dengan logam litium pada suhu bilik:
6 Li N2=== 2 Li3N
N2 dan logam alkali tanah Mg, Ca, Sr dan Ba bertindak pada suhu tinggi:
3 Ca N2=== Ca3N2
N2 bertindak dengan boron dan aluminium pada panas putih:
2 B N2 === 2 BN (sebatian makromolekul)
N2 dan silikon serta unsur lain umumnya bertindak pada suhu melebihi 1473K.
Nitrogen unsur biasanya dihasilkan melalui penyulingan fraksional udara cecair, dan nitrogen sering diangkut dan digunakan dalam silinder gas pada tekanan 1.5210pa. Ketulenan nitrogen dalam silinder biasa adalah sekitar 99.7%. Untuk mendapatkan nitrogen tulen, sejumlah kecil ammonia boleh ditambahkan ke dalam gas nitrogen di atas, dan Pt boleh digunakan sebagai pemangkin untuk membuang oksigen, dan nitrogen yang tidak tulen juga boleh dialirkan melalui tembaga merah panas atau logam lain untuk membuang jumlah oksigen yang tersisa.
di makmalPrinsip asas penyediaan sejumlah kecil nitrogen adalah dengan mengoksidakan ammonia atau garam ammonium dengan oksidan yang sesuai, kaedah yang paling biasa digunakan adalah seperti berikut:
(1) Pemanasan larutan nitrit ammonium:
343k
NH4NO2 ===== N2↑ 2H2O
(2) Nitrit natrium bertindak balas dengan larutan tepu ammonium klorida:
NH4Cl NaNO2 === NaCl 2 H2O N2↑
(3) Melalui ammonia pada oksida tembaga yang merah panas:
2 NH3 3 CuO === 3 Cu 3 H2O N2
(4) Reaksi antara ammonia dan air bromin:
8 NH3 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br N2↑
(5) Pemanasan penguraian ammonium dikromat:
（NH4)2Cr2O7===N2↑ Cr2O3 4H2O