物理性質 氮氣佔空氣總量的78.12%，二氧化碳，水汽和一些稀有氣體佔空氣總量的0.93％，氧氣20.95% 單質氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標準情況下的氣體密度是1.25g·dm-3，氮氣在標準大氣壓下，冷卻至-195.8℃時，變成沒有顏色的液體，冷卻至-209.86℃時，液態氮變成雪狀的固體。 氮氣在水裡溶解度很小，在常溫常壓下，1體積水中大約只溶解0.02體積的氮氣。它是個難於液化的氣體。在水中的溶解度很小，在283K時，一體積水約可溶解0.02體積的N2。氮氣在極低溫下會液化成白色液體，進一步降低溫度時，更會形成白色晶狀固體。化學性質 氮氣分子的分子軌道式為 ,對成鍵有貢獻的是 三對電子，即形成兩個π鍵和一個σ鍵。 對成鍵沒有貢獻，成鍵與反鍵能量近似抵消，它們相當於孤電子對。由於N2分子中存在叄鍵N≡N，所以N2分子具有很大的穩定性，將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中最穩定的，氮氣的相對分子質量是27。 檢驗方法： 將燃著的Mg條伸入盛有氮氣的集氣瓶，Mg條會繼續燃燒 提取出燃燒剩下的灰燼（白色粉末Mg3N2），加入少量水，產生使溼潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體（氨氣） 反應方程式 Mg3＋N2＝Mg3N2(氮化鎂) Mg3N2＋H6O2＝3Mg(OH)2＋N2H3 由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出，除了NH4離子外，氧化數為0的N2分子在圖中曲線的最低點，這表明相對於其它氧化數的氮的化合物來講，N2是熱力學穩定狀態。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位於HNO3和N2兩點的連線（圖中的虛線）的上方，因此，這些化合物在熱力學上是不穩定的，容易發生歧化反應。在圖中唯一的一個比N2分子值低的是NH4+離子。（詳細氧化態－吉布斯自由能圖請參照http://www.jky.gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.ppt） 由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖和N2分子的結構均可以看出，單質N2不活潑，只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下，氮氣可以和氫氣反應生成氨： 在放電條件下，氮氣才可以和氧氣化合生成一氧化氮： 在水力發電很發達的國家，這個反應已用於生產硝酸。 N2與電離勢小，而且其氮化物具有高晶格能的金屬能生成離子型的氮化物。例如： N2 與金屬鋰在常溫下就可直接反應： 6 Li + N2=== 2 Li3N N2與鹼土金屬Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在熾熱的溫度下作用： 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2與硼和鋁要在白熱的溫度才能反應： 2 B + N2=== 2 BN （大分子化合物） N2與矽和其它族元素的單質一般要在高於1473K的溫度下才能反應。

物理性質：氮氣在常況下是一種無色無味的氣體，熔點是63 K，沸點是77 K，臨界溫度是126 K，難於液化。溶解度很小，常壓下在283 K 時一體積水可溶解0.02體積的氮氣。

化學性質：化學性質十分穩定，只有在高溫高壓並有催化劑存在的條件下，氮氣成分可以和氫氣反應生成氨。同時，由於氮分子的化學結構比較穩定，氰根離子CN-和碳化鈣CaC2中的C22-和氮分子結構相似。

氮氣在大氣中含量雖多於氧氣，但是由於它的性質不活潑，所以人們是在認識氧氣之後才認識氮氣的。不過它的發現卻早於氧氣。

擴充套件資料：

用途

① 制硝酸和化肥的重要原料（利用氮氣的化學性質）；

② 用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；

④ 超導材料在液氮的低溫條件下顯示超導效能。

參考資料：