อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนเจ็ดตัว ในสถานะพื้นฐาน อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียงตัวในรูปแบบการจัดเรียงอิเล็กตรอน^1s²2s ²2p ¹ 2p ¹ 2p ¹ ดังนั้นจึงมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์ ห้าตัว ในออร์บิทัล 2s และ 2p ซึ่งสามตัว (อิเล็กตรอน p) เป็นอิเล็กตรอนเดี่ยว มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี สูงที่สุด ในบรรดาธาตุต่างๆ (3.04 ตามมาตราพอลลิง) รองจากคลอรีน (3.16) ออกซิเจน (3.44) และฟลูออรีน (3.98) เท่านั้น ( ก๊าซเฉื่อยเบาฮีเลียมนีออนและอาร์กอน น่าจะมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่า และในความเป็นจริง ก็อยู่ในมาตราอัลเลน) ^{[ 26 ]}ตามแนวโน้มของตารางธาตุรัศมีโคเวเลนต์พันธะ เดี่ยวของมันคือ 71 pm ซึ่งเล็กกว่าของโบรอน (84 pm) และคาร์บอน (76 pm) ในขณะที่ใหญ่กว่าของออกซิเจน (66 pm) และฟลูออรีน (57 pm) ไอออนไนไตรด์ N ³⁻มีขนาดใหญ่กว่ามากที่ 146 pm คล้ายกับไอออนออกไซด์ (O ²⁻ : 140 pm) และ ไอออน ฟลูออไร ด์ (F ⁻ : 133 pm) ^{[ 26 ]}พลังงานไอออนไนเซชันสามค่าแรกของไนโตรเจนคือ 1.402, 2.856 และ 4.577 MJ·mol ⁻¹และผลรวมของค่าที่สี่และห้าคือ         16.920  MJ·mol ⁻¹เนื่องจากตัวเลขที่สูงมากเหล่านี้ ไนโตรเจนจึงไม่มีเคมีแคตไอออนิกที่เรียบง่าย^{[ 27 ]} การขาดโหนดรัศมีในซับเชลล์ 2p เป็นสาเหตุโดยตรงของคุณสมบัติที่ผิดปกติหลายอย่างของแถวแรกของp-blockโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไนโตรเจน ออกซิเจน และฟลูออรีน ซับเชลล์ 2p มีขนาดเล็กมากและมีรัศมีที่คล้ายกับเชลล์ 2s มาก ทำให้การผสมออร์บิทัลเกิดขึ้นได้ง่าย นอกจากนี้ยังส่งผลให้เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่มากระหว่างนิวเคลียสและอิเล็กตรอนวาเลนซ์ในเชลล์ 2s และ 2p ส่งผลให้มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงมาก ภาวะไฮเปอร์วาเลนซีแทบจะไม่พบในธาตุ 2p ด้วยเหตุผลเดียวกัน เพราะค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงทำให้ยากที่อะตอมไนโตรเจนขนาดเล็กจะเป็นอะตอมกลางในพันธะสามศูนย์สี่อิเล็กตรอน ที่มีอิเล็กตรอน มาก เนื่องจากมันจะดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเองอย่างรุนแรง ดังนั้น แม้ว่าไนโตรเจน จะ อยู่ในตำแหน่งหัวหมู่ 15 ในตารางธาตุ ^แต่เคมีของมันก็แสดงความแตกต่างอย่างมากจากธาตุที่หนักกว่าอย่างฟอสฟอรัสอาร์เซนิกแอนติโมนีและบิสมัท^{[ 28} ]

ไนโตรเจนอาจเปรียบเทียบได้อย่างมีประโยชน์กับธาตุข้างเคียงในแนวนอนอย่างคาร์บอนและออกซิเจน รวมถึงธาตุข้างเคียงในแนวตั้งในคอลัมน์ของธาตุหมู่ 15 ได้แก่ ฟอสฟอรัส อาร์เซนิก แอนติมอนี และบิสมัท แม้ว่าธาตุในคาบที่ 2 แต่ละตัวตั้งแต่ลิเธียมถึงออกซิเจนจะแสดงความคล้ายคลึงกับธาตุในคาบที่ 3 ในหมู่ถัดไป (ตั้งแต่แมกนีเซียมถึงคลอรีน ซึ่งเรียกว่าความสัมพันธ์แบบทแยงมุม ) แต่ระดับความคล้ายคลึงจะลดลงอย่างฉับพลันเมื่อผ่านคู่ของโบรอน-ซิลิคอน ความคล้ายคลึงของไนโตรเจนกับกำมะถันส่วนใหญ่จำกัดอยู่ที่สารประกอบวงแหวนซัลเฟอร์ไนไตรด์เมื่อมีเพียงธาตุทั้งสองเท่านั้น^{[ 29 ]}

ไนโตรเจนไม่มีความโน้มเอียงแบบเดียวกับคาร์บอนในการเกิดสายโซ่เช่นเดียวกับคาร์บอน ไนโตรเจนมีแนวโน้มที่จะสร้างสารประกอบไอออนิกหรือโลหะกับโลหะ ไนโตรเจนสร้างไนไตรด์หลายชนิดกับคาร์บอน รวมถึงไนไตรด์ที่มีโครงสร้างคล้าย โซ่ ก ราไฟต์และฟูลเลอรีน^{[ 30 ]}

มันคล้ายกับออกซิเจนที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงและความสามารถในการ สร้าง พันธะไฮโดรเจนและความสามารถในการสร้างสารเชิงซ้อนโดยการบริจาค อิเล็กตรอน คู่โดดเดี่ยวมีความคล้ายคลึงกันบางประการระหว่างเคมีของแอมโมเนีย NH₃ น้ำ H₂O เช่น ความสามารถของสารประกอบทั้งสองในการถูกโปรตอนเพื่อให้ได้ NH₄⁺ H₃O⁺ ถูก ดี^{โปรตอน}เพื่อให้ได้ NH₂⁻ ^และซึ่ง^{ทั้งหมด}นี้สามารถแยกได้ในรูปสารประกอบ^{ของแข็ง[ 31 ]}

ไนโตรเจนมีลักษณะร่วมกับเพื่อนบ้านในแนวนอนทั้งสองชนิด คือชอบสร้างพันธะหลายพันธะ โดยทั่วไปกับคาร์บอน ออกซิเจน หรืออะตอมไนโตรเจนอื่น ๆ ผ่านปฏิกิริยา p –p ^{[ 29 ]}ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนจึงอยู่ในรูปโมเลกุลไดอะตอมิก และด้วยเหตุนี้จึงมีจุดหลอมเหลว (−210  °C) และจุดเดือด (−196  °C) ที่ต่ำกว่าธาตุอื่น ๆ ในกลุ่มเดียวกันมาก เนื่องจากโมเลกุล N ยึดติดกันด้วยปฏิกิริยาแวนเดอร์วาลส์ ที่อ่อนแอเท่านั้น และมีอิเล็กตรอนน้อยมากที่จะสร้างไดโพลทันทีที่มีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับเพื่อนบ้านในแนวตั้ง ดังนั้น สารประกอบ ไนโตรเจนออกไซด์ ไนไตรต์ไนเตรตไนโตรโซอะโซและไดอะโซอะไซด์ไซยา เนต ไท โอไซยาเนตและ อนุพันธ์ อิมิโนจึงไม่มีความคล้ายคลึงกับฟอสฟอรัส อาร์เซนิก แอนติมอนี หรือบิสมัท อย่างไรก็ตาม ในทำนองเดียวกัน ความซับซ้อนของกรดออกโซฟอสฟอรัสก็ไม่มีความคล้ายคลึงกับไนโตรเจน^{[ 29 ]}โดยไม่คำนึงถึงความแตกต่าง ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสสร้างสารประกอบร่วมกันได้หลากหลายชนิด ซึ่งมีโครงสร้างแบบโซ่ วงแหวน และกรง^{[ 32 ]}

ตารางคุณสมบัติทางความร้อนและทางกายภาพของไนโตรเจน (N ) ที่ความดันบรรยากาศ: ^{[ 33 ] [ 34 ]}

ไนโตรเจนมี ไอโซโทปเสถียรสองชนิดได้แก่^14Nและ^15Nไอโซโทปแรกพบได้ทั่วไปมากกว่า คิดเป็น 99.634% ของไนโตรเจนในธรรมชาติ และไอโซโทปที่สอง (ซึ่งหนักกว่าเล็กน้อย) คิดเป็น 0.366% ที่เหลือ ส่งผลให้น้ำหนักอะตอมอยู่ที่ประมาณ 14.007  u ^{[ 26 ]}ไอโซโทปเสถียรทั้งสองชนิดนี้เกิดขึ้นในวัฏจักร CNOในดาวฤกษ์แต่^14Nพบได้ทั่วไปมากกว่า เนื่องจากการจับโปรตอนของมันเป็นขั้นตอนที่จำกัดอัตรา^14Nเป็นหนึ่งในห้านิวไคลด์คี่-คี่ที่ เสถียร (นิวไคลด์ที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเป็นเลขคี่) อีกสี่ชนิด^{คือ 2H} , ^6Li , ^10Bและ^{180mTa [} 35 ^]

ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของ^14Nและ^15Nแทบจะคงที่ในชั้นบรรยากาศ แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในที่อื่น ๆ เนื่องจากการแยกส่วนไอโซโทปตามธรรมชาติจาก ปฏิกิริยา รีดอกซ์ ทางชีวภาพ และการระเหยของแอมโมเนียหรือกรดไนตริกตาม ธรรมชาติ ^{[ 1 ]}ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทางชีวภาพ (เช่นการดูดซึม การไนตริฟิเคชันและการดีไนตริฟิเคชัน ) ควบคุม ^{พลวัต}ของไนโตรเจนในดินอย่างมาก ปฏิกิริยาเหล่านี้มักส่งผลให้^15Nเพิ่มขึ้นในสารตั้งต้นและลดลงในผลิตภัณฑ์^{[ 36} ]

ไอโซโทปหนัก^15Nถูกค้นพบครั้งแรกโดย SM Naudé ในปี 1929 และหลังจากนั้นไม่นานก็มีการค้นพบ ไอโซโทปหนักของธาตุข้างเคียงอย่าง ออกซิเจนและคาร์บอน^{[ 37 ]}ไอโซโทปนี้มีค่าภาคตัดขวางการจับนิวตรอนความร้อนต่ำที่สุดค่าหนึ่งในบรรดาไอโซโทปทั้งหมด^{[ 38 ]} ไอโซโทป นี้มักใช้ใน สเปกโทรสโก ปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) เพื่อกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลที่มีไนโตรเจน เนื่องจากมีสปินนิวเคลียร์ เศษส่วน เท่ากับครึ่ง ซึ่งมีข้อดีสำหรับ NMR เช่น ความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่แคบกว่า ส่วน^14Nแม้ว่าจะสามารถใช้งานได้ในทางทฤษฎี แต่มีสปินนิวเคลียร์จำนวนเต็มเท่ากับหนึ่ง ดังนั้นจึงมีโมเมนต์ควอดรูโพลที่ทำให้สเปกตรัมกว้างขึ้นและมีประโยชน์น้อยลง^{[ 26 ] อย่างไรก็ตาม 15N NMR มีความซับซ้อนที่ไม่พบในสเปกโทรสโกปี 1H}และ^13C NMR ที่พบได้ทั่วไปมากกว่าความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติที่ต่ำของ¹⁵ N (0.36%) ลดความไวลงอย่างมาก ซึ่งเป็นปัญหาที่ยิ่งแย่ลงไปอีกเนื่องจากอัตราส่วนไจโรแมกเนติก ที่ต่ำ (เพียง 10.14% ของ¹ H) ส่งผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสำหรับ^{1 H สูงกว่า 15} N ประมาณ 300 เท่าที่ความแรงสนามแม่เหล็กเดียวกัน^{[ 39 ]}ปัญหานี้อาจบรรเทาลงได้บ้างโดยการเสริมไอโซโทปของ¹⁵ N โดยการแลกเปลี่ยนทางเคมีหรือการกลั่นแยกส่วน สารประกอบที่เสริม ¹⁵ N มีข้อดีคือ ภายใต้สภาวะมาตรฐาน พวกมันจะไม่เกิดการแลกเปลี่ยนทางเคมีของอะตอมไนโตรเจนกับไนโตรเจนในบรรยากาศ ซึ่งแตกต่างจากสารประกอบที่มีไอโซโทปไฮโดรเจนคาร์บอน และออกซิเจนที่ติดฉลากซึ่งต้องเก็บให้ห่างจากบรรยากาศ^{[ 26 ]}อัตราส่วน¹⁵ N: ¹⁴ N มักใช้ในการวิเคราะห์ไอโซโทปเสถียรในสาขา^ธรณีเคมี อุทกวิทยาภูมิอากาศวิทยาโบราณและสมุทรศาสตร์โบราณซึ่งเรียกว่าδ ¹⁵ N ^{[ 40} ]

ในบรรดาไอโซโทปอื่นๆ อีก 13 ชนิดที่ผลิตขึ้นโดยสังเคราะห์ ตั้งแต่⁹ N ถึง²³ N นั้น¹³ Nมีครึ่งชีวิต 10 นาที และไอโซโทปที่เหลือมีครึ่งชีวิตน้อยกว่า 8 วินาที^{[ 41 ] [ 42 ]}ด้วยความแตกต่างของครึ่งชีวิต ทำให้¹³ N เป็นไอโซโทปของไนโตรเจนที่สำคัญที่สุด เนื่องจากมีอายุยืนยาวพอที่จะใช้ในการเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบโพซิตรอน (PET) แม้ว่าครึ่งชีวิตของมันจะยังสั้นอยู่ ดังนั้นจึงต้องผลิตขึ้น ณ สถานที่ทำการ PET เช่น ในไซโคลตรอนโดยการยิงโปรตอนใส่¹⁶ O ทำให้เกิด¹³ N และอนุภาคอัลฟา^{[ 43 ]}

ไอโซโทปรังสี^16Nเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสี หลัก ในสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงหรือเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดในระหว่างการทำงานปกติ มันถูกผลิตขึ้นจาก^16O (ในน้ำ) ผ่านปฏิกิริยา (n,p)ซึ่ง อะตอม ^16Oจับนิวตรอนและปล่อยโปรตอนออกมา มันมีครึ่งชีวิตสั้นประมาณ 7.1  วินาที^{[ 42 ]}แต่การสลายตัวกลับไปเป็น^{16O จะผลิต} รังสีแกมมาพลังงานสูง(5 ถึง 7  MeV) ^{[ 42 ] [ 44 ]}ด้วยเหตุนี้ การเข้าถึงท่อสารหล่อเย็นหลักในเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงจึงต้องถูกจำกัดในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์^{[ 44 ]}มันเป็นตัวบ่งชี้ที่ไวและทันทีของการรั่วไหลจากระบบสารหล่อเย็นหลักไปยังวงจรไอน้ำรอง และเป็นวิธีการตรวจจับการรั่วไหลดังกล่าวหลัก^{[ 44 ]}

ไนโตรเจนอะตอม หรือที่รู้จักกันในชื่อไนโตรเจนแอคทีฟ มีปฏิกิริยาสูงมาก เนื่องจากเป็นไตรแรดิคัลที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ 3 ตัว อะตอมไนโตรเจนอิสระทำปฏิกิริยากับธาตุส่วนใหญ่ได้ง่ายเพื่อสร้างไนไตรด์ และแม้ว่าอะตอมไนโตรเจนอิสระ 2 อะตอมจะชนกันเพื่อสร้างโมเลกุล N2 ที่ถูกกระตุ้นมันอาจปล่อยพลังงานออกมามากเมื่อชนกับโมเลกุลที่เสถียรเช่นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำทำให้เกิดการแตกตัวแบบโฮโมไลติกเป็นแรดิคัล เช่น CO และ O หรือ OH และ H ไนโตรเจนอะตอมถูกเตรียมโดยการปล่อยประจุไฟฟ้าผ่านก๊าซไนโตรเจนที่ 0.1–2  mmHg ซึ่งผลิตไนโตรเจนอะตอมพร้อมกับการปล่อยแสงสีเหลืองอมส้มที่ค่อยๆ จางลงเป็นแสงเรืองรองเป็นเวลาหลายนาทีแม้หลังจากการปล่อยประจุสิ้นสุดลงแล้ว^{[ 29 ]}

เนื่องจากไนโตรเจนอะตอมมีปฏิกิริยาสูงมาก ไนโตรเจนธาตุจึงมักอยู่ในรูปโมเลกุล N₂ ไดไนโตรเจน โมเลกุลนี้เป็น ก๊าซ ไดอะแมกเนติก ที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่มีรส ภายใต้สภาวะมาตรฐาน โดยมีจุดหลอมเหลวที่ −210  °C และจุดเดือดที่ −196  °C ^{[ 29 ]}ไดไนโตรเจนส่วนใหญ่ไม่ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้อง แต่จะทำปฏิกิริยากับโลหะลิเธียม และสารประกอบ เชิงซ้อนของโลหะ ทรานซิชันบางชนิด ทั้งนี้เนื่องมาจากพันธะของมัน ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ในบรรดาธาตุไดอะตอมิกภายใต้สภาวะมาตรฐานตรงที่มีพันธะสาม N≡N พันธะสามมีความยาวพันธะสั้น (ในกรณีนี้ 109.76  pm) และมีพลังงานการแยกตัวสูง (ในกรณีนี้ 945.41  kJ/mol) ดังนั้นจึงมีความแข็งแรงมาก ซึ่งอธิบายถึงระดับปฏิกิริยาทางเคมีที่ต่ำของไดไนโตรเจน^{[ 29 ] [ 45 ]}

ที่ความดันบรรยากาศไนโตรเจนโมเลกุลจะควบแน่น ( กลายเป็นของเหลว ) ที่ 77 K (−195.79 ° C ) และแข็งตัวที่ 63 K (−210.01 °C) ^{[ 46 ]}กลายเป็น ผลึกอัล โลโทรปิก แบบเบต้าหก เหลี่ยมอัดแน่นต่ำกว่า 35.4 K (−237.6 °C) ไนโตรเจนจะกลายเป็น ผลึกอัลโลโทรปิกแบบ ลูกบาศก์ (เรียกว่าเฟสอัลฟา) ^{[ 47 ]}ไนโตรเจนเหลวเป็นของเหลวไม่มีสี มีลักษณะคล้ายน้ำ แต่มีความหนาแน่นเพียง 80.8% ของน้ำ (ความหนาแน่นของไนโตรเจนเหลวที่จุดเดือดคือ 0.808 กรัม/มิลลิลิตร) เป็นไครโอเจนที่ ใช้กันทั่วไป ^{[ 48 ]}ไนโตรเจนแข็งมีโครงสร้างผลึกหลายรูปแบบ มันก่อตัวเป็นพื้นผิวที่มีพลวัตที่สำคัญบนดาวพลูโต^{[ 49 ]}และดวงจันทร์รอบนอกของระบบสุริยะ เช่นไทรทัน^{[ 50 ]}แม้ที่อุณหภูมิต่ำของไนโตรเจนแข็ง ไนโตรเจนก็ยังระเหยได้ง่ายและสามารถระเหิดกลายเป็นชั้นบรรยากาศ หรือควบแน่นกลับเป็นน้ำแข็งไนโตรเจนได้ ไนโตรเจนมีความอ่อนแอมากและไหลในรูปของธารน้ำแข็ง และบนไทรทันจะมีน้ำพุร้อนของก๊าซไนโตรเจนพุ่งออกมาจากบริเวณขั้วโลก^{[ 51 ]}       

อัลโลโทรป อื่นๆของไนโตรเจนมีอยู่หรือได้รับการสำรวจในเชิงทฤษฎีแล้ว นอกเหนือจากไดไนโตรเจน นักเคมีได้พยายามสังเคราะห์และทำให้เสถียรอัลโลโทรป ที่เป็นกลางอื่นๆ มานาน แล้ว ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีความเสถียรน้อยกว่ามากและมักมีอยู่เพียงชั่วครู่หรือภายใต้สภาวะที่รุนแรง สารเคมีเหล่านี้อาจมีศักยภาพในการใช้งานเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงมาก ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนหรือวัตถุระเบิดที่มีประสิทธิภาพ^{[ 52 ]}

มีการรายงานการสังเคราะห์เฮกซาไนโตรเจน (N ) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรปานกลางและมีโครงสร้างคล้ายกับไดเมอร์ของอะไซด์ ในปี 2025 ^{[ 53 ]}

ตัวอย่างแรกของสารประกอบไดไนโตรเจนที่ถูกค้นพบคือ [Ru(NH ) (N )] ²⁺ (ดูรูปทางด้านขวา) และในไม่ช้าก็มีการค้นพบสารประกอบดังกล่าวอีกมากมายสารประกอบ เหล่านี้ ซึ่งโมเลกุลไนโตรเจนบริจาคอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอย่างน้อยหนึ่งคู่ให้กับแคตไอออนโลหะตรงกลาง แสดงให้เห็นว่า N อาจจับกับโลหะในไนโตรเจเน ส และตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการ Haber ได้อย่างไร กระบวนการเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นไดไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางชีววิทยาและการผลิตปุ๋ย^{[ 54 ] [ 55 ]}

ไดไนโตรเจนสามารถประสานกับโลหะได้ห้าวิธีที่แตกต่างกัน วิธีที่ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุดคือแบบปลายต่อปลาย M←N≡N ( ^η₁ )และ M←N≡N→M ( μ , bis- ^η₁ )ซึ่งอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมไนโตรเจนจะถูกบริจาคให้กับไอออนบวกของโลหะ วิธีที่ไม่ค่อยได้รับการศึกษาคือวิธีที่ไดไนโตรเจนบริจาคอิเล็กตรอนคู่จากพันธะสาม ไม่ว่าจะเป็นลิแกนด์เชื่อมต่อกับไอออนบวกของโลหะสองตัว ( μ , bis- η₂ ) หรือเพียงตัวเดียว ( ^{η₂ )}วิธีที่ห้าและเป็นเอกลักษณ์คือการประสานแบบสามตำแหน่งในฐานะลิแกนด์เชื่อมต่อ โดยบริจาคอิเล็กตรอนคู่ทั้งสามจากพันธะสาม ( μ₃ N₂ สารประกอบเชิงซ้อนบางชนิดมีลิแกนด์ N₂ หลายตัวและชนิดมี N₂ เชื่อมต่อในหลายรูปแบบ เนื่องจาก N มีอิเล็กตรอนเท่ากับคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และอะเซทิลีน (C H ) พันธะในสารประกอบไดไนโตรเจนจึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับพันธะใน สารประกอบ คาร์บอนิลแม้ว่า N จะเป็น ตัวให้ σและ ตัวรับ π ที่อ่อน กว่า CO ก็ตาม การศึกษาเชิงทฤษฎีแสดงให้เห็นว่า การให้ σเป็นปัจจัยสำคัญกว่าที่ช่วยให้เกิดพันธะ M–N มากกว่า การให้ πย้อนกลับ ซึ่งส่วนใหญ่จะทำให้พันธะ N–N อ่อนลงเท่านั้น และการให้แบบปลายต่อปลาย ( η ¹ ) เกิดขึ้นได้ง่ายกว่าการให้แบบด้านข้าง ( η ² ) ^{[ 29 ]}

ปัจจุบัน สารประกอบไดไนโตรเจนเป็นที่รู้จักในโลหะทรานซิชัน เกือบทั้งหมด โดยคิดเป็นสารประกอบหลายร้อยชนิด โดยปกติจะเตรียมได้สามวิธี: ^{[ 29 ]}

1. การแทนที่ลิแกน ด์ที่ไม่เสถียร เช่นH₂O , H⁻ ^หรือ CO โดยตรงด้วยไนโตรเจน: ปฏิกิริยาเหล่า มักเป็นปฏิกิริยาผันกลับได้และเกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง
2. การลดสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะในที่ที่มีโคลิแกนด์ที่เหมาะสมในปริมาณมากเกินพอ ภายใต้บรรยากาศก๊าซไนโตรเจน ตัวเลือกที่นิยมใช้คือการแทนที่ลิแกนด์คลอไรด์ด้วยไดเมทิลฟีนิลฟอสฟีน (PMe₂Ph เพื่อชดเชยจำนวนลิแกนด์ไนโตรเจนที่น้อยกว่าที่ติดอยู่กับลิแกนด์คลอรีนเดิม
3. การแปลงลิแกนด์ที่มีพันธะ N–N เช่น ไฮดราซีนหรืออะไซด์ ให้กลายเป็นลิแกนด์ไดไนโตรเจนโดยตรง

บางครั้งพันธะ N≡N อาจเกิดขึ้นโดยตรงภายในสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะ เช่น โดยการทำปฏิกิริยาโดยตรงระหว่างแอมโมเนีย ที่ประสาน (NH ) กับกรดไนตรัส (HNO ) แต่โดยทั่วไปแล้ววิธีนี้ใช้ไม่ได้ สารประกอบเชิงซ้อนไดไนโตรเจนส่วนใหญ่มีสีอยู่ในช่วงขาว-เหลือง-ส้ม-แดง-น้ำตาล มีข้อยกเว้นบางประการ เช่น สีน้ำเงิน [{Ti( η ⁵ -C H ) } -(N )] ^{[ 29 ]}

ไนโตรเจนสร้างพันธะกับธาตุเกือบทั้งหมดในตารางธาตุ ยกเว้นก๊าซเฉื่อย สองชนิดแรก ฮีเลียมและนีออนและธาตุที่มีอายุสั้นมากบางชนิดหลังจากบิสมัททำให้เกิดสารประกอบไบนารีหลากหลายชนิดที่มีคุณสมบัติและการใช้งานที่แตกต่างกัน^{[ 29 ]}สารประกอบไบนารีหลายชนิดเป็นที่รู้จัก: ยกเว้นไนโตรเจนไฮไดรด์ ออกไซด์ และฟลูออไรด์ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าไนไตรด์ เฟสสโตอิคิโอเมตริกหลายเฟสมักพบในธาตุส่วนใหญ่ (เช่น MnN, Mn N , Mn N , Mn N, Mn N และ Mn N สำหรับ 9.2 < x < 25.3) อาจจำแนกได้เป็น "คล้ายเกลือ" (ส่วนใหญ่เป็นไอออนิก) โควาเลนต์ "คล้ายเพชร" และโลหะ (หรือแทรก ) แม้ว่าการจำแนกประเภทนี้จะมีข้อจำกัดโดยทั่วไปที่เกิดจากความต่อเนื่องของประเภทพันธะแทนที่จะเป็นประเภทที่แยกจากกันอย่างชัดเจน โดยปกติจะเตรียมโดยการทำปฏิกิริยาโดยตรงระหว่างโลหะกับไนโตรเจนหรือแอมโมเนีย (บางครั้งหลังจากให้ความร้อน) หรือโดยการสลายตัวทางความร้อนของโลหะเอไมด์: ^{[ 56 ]}

3 Ca + N → Ca N

3 Mg + 2 NH → Mg N + 3 H (ที่อุณหภูมิ 900  °C)

3 Zn(NH ) → Zn N + 4 NH

กระบวนการเหล่านี้มีหลายรูปแบบที่เป็นไปได้ ไนไตรด์ที่มีความเป็นไอออนสูงที่สุดคือไนไตรด์ของโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธได้แก่ Li3N (Na, K, Rb และ Cs ไม่สามารถสร้างไนไตรด์ที่เสถียรได้เนื่องจากเหตุผลเชิงโครงสร้าง) และ M3N2 M = Mg, Ca, Sr, Ba) ในทางทฤษฎีแล้วสามารถมองว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเกลือของแอนไอออน N3− ได้^{แม้ว่า การแยกประจุจะไม่สมบูรณ์แม้แต่สำหรับธาตุที่มีประจุบวกสูงเหล่านี้ก็ตาม อย่างไรก็ตาม} อะไซด์ของโลหะอัลคา NaN3 และ KN3 มี แอนไอออน N ⁻ แบบเส้นตรง เป็นที่รู้จักกันดี เช่นเดียวกับ Sr(N3 2 Ba(N3 2 ไซด์ของโลหะในกลุ่มย่อย B ( กลุ่มที่ 11ถึง16 ) มีความเป็นไอออนน้อยกว่ามาก มีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่า และระเบิดได้ง่ายเมื่อถูกกระแทก^{[ 56 ]}

ไนไตรด์ไบนารีแบบโควาเลนต์หลายชนิดเป็นที่รู้จักกันดี ตัวอย่างเช่นไซยาโนเจน ((CN) ), ไตรฟอสฟอรัสเพนทาไนไตรด์ (P N ) , ไดซัลเฟอร์ไดไนไตรด์ (S N ) และเตตระซัลเฟอร์เตตระไนไตรด์ (S N ) นอกจากนี้ยังรู้จัก ซิลิคอนไนไตรด์ (Si N ) และเจอร์มาเนียมไนไตรด์ (Ge N ) ซึ่งมีโครงสร้างแบบโควาเลนต์เป็นหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งซิลิคอนไนไตรด์นั้นมีศักยภาพที่จะเป็นเซรามิก ที่ดีได้ หากไม่ติดปัญหาเรื่องความยากลำบากในการใช้งานและการเผาผนึก โดยเฉพาะอย่างยิ่งไนไตรด์ของหมู่ 13ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารกึ่ง ตัวนำที่มีศักยภาพนั้น มีโครงสร้างอิเล็กตรอนเหมือนกับกราไฟต์ เพชร และซิลิคอนคาร์ไบด์และมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน โดยพันธะของพวกมันจะเปลี่ยนจากโควาเลนต์เป็นไอออนิกบางส่วนและเป็นโลหะเมื่อลงมาตามหมู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เนื่องจากหน่วย B–N มีอิเล็กตรอนเท่ากับ C–C และคาร์บอนมีขนาดอยู่ระหว่างโบรอนและไนโตรเจนเคมีอินทรีย์ ส่วนใหญ่ จึงสะท้อนให้เห็นในเคมีโบรอน-ไนโตรเจน เช่น ในโบราซีน (" เบนซีน อนินทรี ย์") อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบนี้ไม่ตรงกันเสียทีเดียว เนื่องจาก โบรอนสามารถถูกโจมตีด้วย นิวคลีโอฟิล ได้ง่าย เนื่องจากมีอิเล็กตรอนน้อย ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในวงแหวนที่มีคาร์บอนทั้งหมด^{[ 56 ]}

ไนไตรด์ประเภทที่ใหญ่ที่สุดคือไนไตรด์แทรกที่มีสูตร MN, M N และ M N (แม้ว่าองค์ประกอบที่แปรผันได้ก็เป็นไปได้) โดยที่อะตอมไนโตรเจนขนาดเล็กจะอยู่ในช่องว่างในโครงสร้างตาข่ายลูกบาศก์โลหะหรือหกเหลี่ยมแบบอัดแน่นไนไตรด์เหล่านี้ทึบแสง แข็งมาก และเฉื่อยทางเคมี หลอมเหลวได้เฉพาะที่อุณหภูมิสูงมาก (โดยทั่วไปสูงกว่า 2500  °C) มีความมันวาวแบบโลหะและนำไฟฟ้าได้เหมือนโลหะ ไนไตรด์เหล่านี้จะไฮโดรไลซิสได้ช้ามากเพื่อให้ได้แอมโมเนียหรือไนโตรเจน^{[ 56 ]}

แอนไอออนไนไตรด์ (N ³⁻ ) เป็น ตัวให้ π ที่แข็งแกร่งที่สุด ในบรรดาลิแกนด์ (ตัวที่แข็งแกร่งรองลงมาคือ O ²⁻ ) โดยทั่วไปแล้วสารประกอบไนไตรด์จะเกิดขึ้นจากการสลายตัวด้วยความร้อนของอะไซด์หรือจากการกำจัดโปรตอนของแอมโมเนีย และมักจะเกี่ยวข้องกับกลุ่ม {≡N} ³⁻ ที่ปลาย แอนไอออนอะไซด์เชิงเส้น ( N ⁻ ) ซึ่งมีอิเล็กตรอนเท่ากับไนตรัสออกไซด์คาร์บอนไดออกไซด์และไซยาเนตจะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนได้หลายชนิด การเชื่อมต่อกันต่อไปนั้นหายาก แม้ว่าN ⁴⁻ (ซึ่งมีอิเล็กตรอนเท่ากับคาร์บอเนตและไนเตรต ) จะเป็นที่รู้จักก็ตาม^{[ 56 ]}

ในทางอุตสาหกรรมแอมโมเนีย (NH₃ เป็นสารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญที่สุดและถูกผลิตในปริมาณมากกว่าสารประกอบอื่นๆ เนื่องจากมีส่วนสำคัญต่อความต้องการทางโภชนาการของสิ่งมีชีวิตบนบก โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของอาหารและปุ๋ย แอมโมเนียเป็นก๊าซด่างไม่มีสี มีกลิ่นฉุนเฉพาะตัว การมีพันธะไฮโดรเจนมีผลอย่างมากต่อแอมโมเนีย ทำให้มีจุดหลอมเหลว (−78  °C) และจุดเดือด (−33  °C) สูง ในรูปของเหลว แอมโมเนียเป็นตัวทำละลายที่ดีมาก มีความร้อนของการระเหยสูง (ทำให้สามารถใช้ในขวดสุญญากาศได้) มีความหนืดต่ำ การนำไฟฟ้าต่ำค่าคงที่ไดอิเล็กตริก สูง และมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ อย่างไรก็ตาม พันธะไฮโดรเจนใน NH₃ อ่อนกว่าใน H₂O ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของไนโตรเจนต่ำกว่าออกซิเจน และมีเพียงอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเพียงคู่เดียวใน NH₃ เป็นสองคู่ใน H₂O เป็นเบสอ่อนในสารละลายในน้ำ ( pKb ^ควบของมันคือแอมโมเนียม NH₄⁺ นอกจากยังสามารถทำหน้าที่เป็นกรดอ่อนมาก โดยสูญเสียโปรตอนเพื่อสร้างแอนไอออนอะไมด์NH₄⁺₂ ^{ดังนั้น} จึงเกิดการแตกตัวด้วยตัวเองคล้ายกับน้ำ เพื่อสร้างแอมโมเนียมและอะไมด์ แอมโมเนียเผาไหม้ในอากาศหรือออกซิเจน ได้ แม้ว่า ไม่ง่ายนัก เพื่อสร้างก๊าซไนโตรเจน มันเผาไหม้ในฟลูออรีนด้วยเปลวไฟสีเขียวเหลืองเพื่อให้ได้ไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ปฏิกิริยากับอโลหะอื่นๆ นั้นซับซ้อนมากและมักจะนำไปสู่ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ แอมโมเนียทำปฏิกิริยากับโลหะเมื่อได้รับความร้อนเพื่อให้ได้ไนไตรด์^{[ 58 ]}

ไนโตรเจนไฮไดรด์ไบนารีอื่นๆ เป็นที่รู้จักมากมาย แต่ที่สำคัญที่สุดคือไฮดราซีน (N₂H₄ และไฮโดรเจนอะไซด์ (HN₃ จะไม่ใช่ไนโตรเจนไฮไดรด์ แต่ ไฮ ดรอกซีลามีน (NH₂OH ก็มีคุณสมบัติและโครงสร้างคล้ายกับแอมโมเนียและไฮดราซีนเช่นกัน ไฮดราซีนเป็นของเหลวใสไม่มีสี มีควันและมีกลิ่นคล้ายแอมโมเนีย คุณสมบัติทางกายภาพของมันคล้ายกับน้ำมาก (จุดหลอมเหลว 2.0 °C จุดเดือด 113.5 °C ความหนาแน่น 1.00 g/cm³ ⁾แม้ว่าจะเป็นสารประกอบดูดความร้อน แต่ก็มีความเสถียรทางจลนศาสตร์ มันเผาไหม้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ในอากาศโดยคายความร้อนอย่างมากเพื่อให้ได้ไนโตรเจนและไอน้ำ มันเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีประโยชน์และอเนกประสงค์มาก และเป็นเบสที่อ่อนกว่าแอมโมเนีย^{[ 59 ]}นอกจากนี้ยังนิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดอีกด้วย^{[ 60 ]}   

โดยทั่วไปไฮดราซีนจะทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียกับโซเดียมไฮโปคลอไรต์ ที่เป็นด่าง ในที่ที่มีเจลาตินหรือกาว^{[ 59 ]}

NH₃ + ^OCl⁻ → + ^OH⁻

NH₂Cl + → N H ⁺ + Cl⁻(ช้า)

เอ็น H ⁺ + OH⁻→ NH+ HO (เร็ว)

(การโจมตีโดยไฮดรอกไซด์และแอมโมเนียอาจย้อนกลับได้ จึงผ่านตัวกลาง NHCl ⁻แทน) เหตุผลในการเติมเจลาตินคือเจลาตินจะกำจัดไอออนโลหะ เช่น Cu ²⁺ที่เร่งปฏิกิริยาการทำลายไฮดราซีนโดยทำปฏิกิริยากับโมโนคลอรามีน (NH Cl) เพื่อผลิตแอมโมเนียมคลอไรด์และไนโตรเจน^{[ 59 ]}

ไฮโดรเจนอะไซด์ (HN3 ผลิตขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2433 โดยการออกซิเดชันของไฮดราซีนในน้ำด้วยกรดไนตรัส มันระเบิดได้ง่ายมาก และแม้แต่สารละลายเจือจางก็อาจเป็นอันตรายได้ มันมีกลิ่นไม่พึงประสงค์และระคายเคือง และเป็นพิษที่อาจถึงแก่ชีวิตได้ (แต่ไม่สะสม) อาจถือได้ว่าเป็นกรดคู่ควบของไอออนอะไซด์ และมีความคล้ายคลึงกับกรดไฮโดรฮาลิก^{[ 59 ]}

ไนโตรเจนไตรเฮไลด์แบบง่ายทั้งสี่ชนิดเป็นที่รู้จัก เฮไลด์ผสมและไฮโดรเฮไลด์บางชนิดเป็นที่รู้จัก แต่ส่วนใหญ่ไม่เสถียร ตัวอย่างเช่น NClF , NCl ² , NBrF , NF H, NFH , NCl HและNClH ^{[ 61} ]

ไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ (NF₃ เตรียมขึ้นครั้งแรกในปี 1928) เป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ และผลิตได้ง่ายที่สุดโดยการอิเล็กโทรไลซิสของแอมโมเนียมฟลูออไรด์ หลอมเหลว ที่ละลายในไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ปราศจากน้ำ เช่นเดียวกับคาร์บอนเตตระฟลูออไรด์ มันไม่ทำปฏิกิริยาใดๆ และมีความเสถียรในน้ำหรือกรดหรือด่างเจือจาง มันจะทำหน้าที่เป็นสารฟลูออริเนตก็ต่อเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น และมันจะทำปฏิกิริยากับทองแดงสารหนู พลวง และบิสมัทเมื่อสัมผัสกันที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้ เตตระฟ ลูออโรไฮดราซีน N₂F₄ ไอออน^คือ NF⁺⁴และN F ⁺ เป็นที่ทราบกันดี (โดยตัวหลังได้มาจากปฏิกิริยาของเตตระฟลูออโรไฮดราซีนกับตัวรับฟลูออไรด์ที่แข็งแรง เช่นอาร์เซนิกเพนตาฟลูออ) เช่นเดียวกับ ONFซึ่งได้รับความสนใจเนื่องจากระยะห่าง N–O สั้นซึ่งบ่งบอกถึงพันธะคู่บางส่วน และพันธะ N–F ที่มีขั้วสูงและยาว เตตระฟลูออโรไฮดราซีน ต่างจากไฮดราซีนเอง สามารถแตกตัวที่อุณหภูมิห้องและสูงกว่าเพื่อให้ได้อนุมูลอิสระ NF•ฟลูออรีนอะไซด์(FN) ระเบิดได้ง่ายและไม่เสถียรต่อความร้อนไดไนโตรเจนไดฟลูออไรด์(NF) มีอยู่เป็นไอโซเมอร์ซิสและทรานส์ที่สามารถเปลี่ยนรูปได้ด้วยความร้อน และถูกค้นพบครั้งแรกว่าเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวด้วยความร้อนของFN ^{[ 61 ]}

ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ (NCl₃ เป็นของเหลวที่มีความหนาแน่นสูง ระเหยง่าย และระเบิดได้ คุณสมบัติทางกายภาพคล้ายกับคาร์บอนเตตระคลอไรด์แต่มีข้อแตกต่างคือ NCl₃ ไฮโดรไลซ์ได้ง่ายด้วยน้ำ ในขณะที่ CCl₄ สามารถไฮโดรไลซ์ได้ สารนี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี 1811 โดยปิแอร์ หลุยส์ ดูลองซึ่งสูญเสียสามนิ้วและตาข้างหนึ่งไปเนื่องจากคุณสมบัติการระเบิดของมัน ในรูปของก๊าซเจือจาง มันอันตรายน้อยกว่าและจึงถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อฟอกขาวและฆ่าเชื้อแป้งไนโตรเจนไตรโบรไมด์ NBr₃ ) ซึ่งถูกเตรียมขึ้นครั้งแรกในปี 1975 เป็นของแข็งสีแดงเข้ม ไวต่ออุณหภูมิ ระเหยง่าย และระเบิดได้แม้ที่อุณหภูมิ −100  °C ไนโตรเจนไตรไอโอไดด์ (NI₃ มีความไม่เสถียรยิ่งกว่าและถูกเตรียมขึ้นในปี 1990 เท่านั้น สารประกอบของมันกับแอมโมเนีย ซึ่งเป็นที่รู้จักกันมาก่อนหน้านี้ มีความไวต่อแรงกระแทกมาก สามารถจุดติดได้เพียงแค่สัมผัสขนนก กระแสลมที่เปลี่ยนแปลง หรือแม้แต่รังสีอัลฟา^{[ 61 ] [ 62 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงมีการสังเคราะห์ไนโตรเจนไตรไอโอไดด์ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อสาธิตให้กับนักเรียนเคมีระดับมัธยมปลาย หรือเพื่อเป็นการแสดง "มายากลเคมี" ^{[ 63 ]}คลอรีนอะไซด์ (ClN ) และโบรมีนอะไซด์ (BrN ) มีความไวต่อการระเบิดสูงมาก^{[ 64 ] [ 65 ]}

ไนโตรเจนออกโซฮาไลด์สองชุดที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่ ไนโตรซิลฮาไลด์ (XNO) และไนทริลฮาไลด์ (XNO₂ ชุดแรกเป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูงมาก ซึ่งสามารถผลิตได้โดยการเติมฮาโลเจนลงในไนตรัสออกไซด์โดยตรงไนโตรซิลฟลูออไรด์ (NOF) ไม่มีสีและเป็นสารฟลูออริเนตที่มีฤทธิ์รุนแรงไนโตรซิลคลอไรด์ (NOCl) มีพฤติกรรมคล้ายกันมากและมักใช้เป็นตัวทำละลายไอออนไนซ์ ไนโตรซิลโบรไมด์ (NOBr) มีสีแดง ปฏิกิริยาของไนทริลฮาไลด์ส่วนใหญ่คล้ายกัน ได้แก่ไนทริลฟลูออไรด์ (FNO₂ และไนทริลคลอไรด์ (ClNO₂ ซึ่งเป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูงและเป็นสารเติมฮาโลเจนที่มีฤทธิ์รุนแรงเช่นกัน^{[ 61 ]}

ไนโตรเจนก่อตัวเป็นออกไซด์โมเลกุลเก้าชนิด ซึ่งบางชนิดเป็นก๊าซกลุ่มแรกที่ถูกระบุ ได้แก่ N₂O ไนตรัสออกไซด์ ), NO ( ตริกออกไซด์ ), ( ไนโตรเจนไตรออกไซด์ ), NO₂ ไนโตรเจนไดออกไซด์ ), N₂O₄ ไดไนโตรเจนเตตรอก ไซด์ ), N₂O₅ (ไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์) , N₄O ( โตซิลไซด์ ) ^{[ 66 ]}และ N(NO₂ ₃ ไตรไนตราไมด์ ) [ ^{67 ] ออกไซด์}ทั้งหมดไม่เสถียรต่อความร้อนและสลายตัวเป็นธาตุ ออกไซด์อีกชนิดหนึ่งที่ยังไม่ได้รับการสังเคราะห์คือออกซาเตตราโซล (N₄O ซึ่งเป็นวงแหวนอะโรมาติก^{[ 66 ]}

ไนตรัสออกไซด์ (N₂O หรือที่รู้จักกันดีในชื่อก๊าซหัวเราะ ผลิตได้จากการสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรต หลอมเหลว ที่อุณหภูมิ 250  องศาเซลเซียส นี่เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน ดังนั้นจึงมีไนตริกออกไซด์และไนโตรเจนเป็นผลพลอยได้ โดยส่วนใหญ่ใช้เป็นสารขับดันและสารเติมอากาศสำหรับวิปครีมกระป๋องแบบสเปรย์และในอดีตเคยใช้เป็นยาสลบ ถึงแม้จะดูคล้ายกัน แต่ก็ไม่สามารถถือได้ว่าเป็นแอนไฮไดรด์ของกรดไฮโปไนตรัส (H₂N₂O₂ เพราะกรดได้เกิดขึ้นจากการละลายของไนตรัสออกไซด์ในน้ำ มันค่อนข้างไม่ทำปฏิกิริยา (ไม่ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน โลหะอัลคาไล หรือโอโซนที่อุณหภูมิห้อง แม้ว่าปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อน) และมีโครงสร้างที่ไม่สมมาตร N–N–O (N≡N ⁺ O ⁻ ↔ ⁻ N=N ⁺ =O): เหนือ 600 °C มันจะแตกตัวโดยการแตกพันธะ N–O ที่อ่อนกว่า^{[ 66 ]} ไนตริกออกไซด์ (NO) เป็นโมเลกุลที่เสถียรที่ง่ายที่สุดที่มีอิเล็กตรอนจำนวนคี่ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึงมนุษย์ มันเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณ เซลล์ที่สำคัญ ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาหลายอย่าง^{[ 68 ]}มันเกิดขึ้นจากการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาของแอมโมเนีย มันเป็นก๊าซพาราแมกเนติกที่ไม่มีสี ซึ่งไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ จึงสลายตัวเป็นก๊าซไนโตรเจนและออกซิเจนที่ 1100–1200 °C พันธะของมันคล้ายกับพันธะในไนโตรเจน แต่มีอิเล็กตรอนเพิ่มอีกหนึ่งตัวเข้าไปใน ออร์บิทัลแอนติบอนดิง π * ดังนั้นอันดับพันธะจึงลดลงเหลือประมาณ 2.5 ดังนั้นการเกิดไดเมอร์เป็น O=N–N=O จึงไม่เป็นที่พึงประสงค์ ยกเว้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด (ซึ่งไอโซเมอร์ซิสจะมีเสถียรภาพมากกว่า) เพราะมันไม่ได้เพิ่มอันดับพันธะโดยรวม และเนื่องจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จะกระจายตัวไปทั่วโมเลกุล NO ทำให้มีเสถียรภาพ นอกจากนี้ยังมีหลักฐานสำหรับไดเมอร์สีแดงแบบไม่สมมาตร O=N–O=N เมื่อไนตริกออกไซด์ควบแน่นกับโมเลกุลที่มีขั้ว มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อให้ได้ไนโตรเจนไดออกไซด์สีน้ำตาล และกับฮาโลเจนเพื่อให้ได้ไนโตรซิลเฮไลด์ นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยากับสารประกอบโลหะทรานซิชันเพื่อให้ได้ไนโตรซิลคอมเพล็กซ์ ซึ่งส่วนใหญ่มีสีเข้ม^{[ 66 ]}  

ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์สีน้ำเงิน (N₂O₃ รวดเร็วเหนือจุดหลอมเหลว ทำให้เกิดไนตริกออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂ ) ไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ (N₂O₄ ) ชนิดหลังนี้ค่อนข้างยากที่จะศึกษาแยกกัน เนื่องจากสมดุลระหว่างกัน แม้ว่าบางครั้งไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์สามารถทำปฏิกิริยาโดยการแตกตัวแบบเฮเทอโรไลติกเพื่อสร้างไนโตรโซเนียมและไนเตรตในตัวกลางที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง ไนโตรเจนไดออกไซด์เป็นก๊าซสีน้ำตาลที่มีกลิ่นฉุนและกัดกร่อน สารประกอบทั้งสองชนิดสามารถเตรียมได้ง่ายโดยการสลายตัวของโลหะไนเตรตแห้ง ทั้งสองชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดไนตริก ไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์มีประโยชน์มากสำหรับการเตรียมโลหะไนเตรตปราศจากน้ำและสารประกอบไนเตรตเชิงซ้อน และกลายเป็นสารออกซิไดเซอร์ที่เก็บรักษาได้ซึ่งเป็นที่นิยมสำหรับจรวดหลายชนิดทั้งในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์ที่ใช้ร่วมกับเชื้อเพลิงจรวด ที่มี ไฮดราซีนเป็น ส่วนประกอบ และสามารถจัดเก็บได้ง่ายเพราะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง^{[ 66 ]}

ไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์ (N₂O₅) ที่ไม่เสถียรต่อความร้อนและมีปฏิกิริยาสูงมากนไฮไดรด์ของกรดไนตริกและสามารถสร้างขึ้นได้จากการกำจัดน้ำด้วยฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์เป็นที่น่าสนใจสำหรับการเตรียมวัตถุระเบิด^{[ 69 ]}เป็น ของแข็งผลึก ใสที่ดูดความชื้นและไวต่อแสง ในสถานะของแข็งเป็นไอออนิกที่มีโครงสร้าง [NO₂ ⁺ ^[ NO₃ ⁻ ^; ในสถานะ แก๊สและในสารละลายเป็นโมเลกุล O₂N O–NO₂ เติมน้ำเพื่อสร้างกรดไนตริกเกิดขึ้นได้ง่าย เช่นเดียวกับปฏิกิริยาที่คล้ายกันกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ให้กรดเปอร์ออกซิไนตริก (HOONO₂ เป็นสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง ไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์ในสถานะแก๊สสลายตัวดังนี้: ^{[ 66 ]}

N O ⇌ไม่ + ไม่ → ไม่ + O + ไม่

N₂O₅ NO ⇌ 3 ​

กรดออกโซไนโตรเจนหลายชนิดเป็นที่รู้จัก แม้ว่าส่วนใหญ่จะไม่เสถียรในรูปสารประกอบบริสุทธิ์และรู้จักกันเฉพาะในรูปสารละลายในน้ำหรือเกลือเท่านั้นกรดไฮโปไนตรัส (H₂N₂O₂ เป็นโปรติกอ่อนที่มีโครงสร้าง HON=NOH (pKa₁ 6.9 pKa₂ 11.6 สารละลายที่เป็นกรดค่อนข้างเสถียร แต่เหนือ pH 4 จะเกิดการสลายตัวโดยเบสเร่งปฏิกิริยาผ่าน [HONNO] ^⁻ไปเป็นไนตรัสออกไซด์และแอนไอออนไฮดรอกไซด์ ไฮโปไนไตรต์(เกี่ยวข้องกับN) O ²⁻ แอนไอออน) มีเสถียรภาพต่อสารลดแรงตึงผิวและโดยทั่วไปมักทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิวเอง พวกมันเป็นขั้นตอนกลางในการออกซิเดชันของแอมโมเนียเป็นไนไตรต์ ซึ่งเกิดขึ้นในวัฏจักรไนโตรเจนไฮโปไนไตรต์สามารถทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ไบเดนเตตแบบเชื่อมโยงหรือคีเลตได้ ^{[ 70 ]}

กรดไนตรัส (HNO₂ ไม่เป็นที่รู้จักในรูปสารประกอบบริสุทธิ์ แต่เป็นส่วนประกอบทั่วไปในสมดุลของก๊าซและเป็นรีเอเจนต์ในน้ำที่สำคัญ: สารละลายในน้ำของกรดไนตรัสสามารถเตรียมได้จากการทำให้สารละลายไนไตรต์ (NO₂⁻) ในน้ำเย็นเป็นกรด^{แม้ว่า}อุณหภูมิห้องปฏิกิริยาการแตกตัวเป็นไนเตรตและไนตริกออกไซด์จะเกิดขึ้นอย่างมากแล้วก็ตาม กรดไนตรัสเป็นกรดอ่อนที่มีค่า pKa เท่ากับที่ 18  °C สามารถ วิเคราะห์ได้โดย การไทเทรตโดยการออกซิเดชันเป็นไนเตรตด้วยเปอร์แมงกา เนต กรดไนตรัส สามารถถูกรีดิวซ์เป็นไนตรัสออกไซด์และไนตริกออกไซด์ได้ง่ายด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นกรดไฮโปไนตรัสด้วยดีบุก (II) และเป็นแอมโมเนียด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์เกลือของไฮดรา ซิเนียม N H ⁺ ทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัสเพื่อผลิตอะไซด์ซึ่งทำปฏิกิริยาต่อไปเพื่อให้ได้ไนตรัสออกไซด์และไนโตรเจนโซเดียมไนไตรต์เป็นพิษเล็กน้อยที่ความเข้มข้นสูงกว่า 100 มก./กก. แต่มักใช้ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อถนอมเนื้อสัตว์และเป็นสารกันบูดเพื่อป้องกันการเน่าเสียจากแบคทีเรีย นอกจากนี้ยังใช้ในการสังเคราะห์ไฮดรอกซีลามีนและไดอะโซไทเซชันของอะโรมาติกเอมีนปฐมภูมิ ดังนี้: ^{[ 70 ]}

ArNH + HNO → [ArNN]Cl + 2 H O

ไนไตรต์เป็นลิแกนด์ทั่วไปที่สามารถประสานงานได้ห้าวิธี วิธีที่พบมากที่สุดคือไนโตร (พันธะจากไนโตรเจน) และไนไตรโต (พันธะจากออกซิเจน) ไอโซเมอริซึมไนโตร-ไนไตรโตพบได้ทั่วไป โดยรูปแบบไนไตรโตมักจะมีเสถียรภาพน้อยกว่า^{[ 70 ]}

กรดไนตริก (HNO₃ เป็นกรดออกโซไนโตรเจนที่สำคัญที่สุดและเสถียรที่สุด เป็นหนึ่งในสามกรดที่ใช้มากที่สุด (อีกสองกรดคือกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริก ) และถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักเล่นแร่แปรธาตุในศตวรรษที่ 13 กรดไนตริกผลิตได้จากการออกซิเดชันแบบเร่งปฏิกิริยาของแอมโมเนียไปเป็นไนตริกออกไซด์ ซึ่งถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ แล้วละลายในน้ำเพื่อให้ได้กรดไนตริกเข้มข้น ในสหรัฐอเมริกามีการผลิตกรดไนตริกมากกว่าเจ็ดล้านตันต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตไนเตรตสำหรับปุ๋ยและวัตถุระเบิด รวมถึงการใช้งานอื่นๆ กรดไนตริกปราศจากน้ำสามารถผลิตได้โดยการกลั่นกรดไนตริกเข้มข้นกับฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ที่ความดันต่ำในอุปกรณ์แก้วในที่มืด สามารถสร้างได้เฉพาะในสถานะของแข็งเท่านั้น เพราะเมื่อหลอมเหลวจะสลายตัวเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์โดยธรรมชาติ และกรดไนตริกเหลวจะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนเองในระดับที่มากกว่าของเหลวโคเวเลนต์อื่น ๆ ดังต่อไปนี้: ^{[ 70 ]}

2 HNO ⇌ H NO ⁺ +NO ⁻ ⇌HO + [NO]⁺+ [NO]⁻

ไฮเดรตสองชนิด ที่ทราบกันดีว่าสามารถตกผลึกได้คือHNO ·H O และ HNO ·3H ทองคำแพลทินัมโรเดียมและอิริเดียมจะไม่ถูกโจมตีก็ตาม สารละลายผสมกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นและกรดไนตริกในอัตราส่วน 3:1 เรียกว่าอควาเรเจียมีความแรงกว่าและสามารถละลายทองคำและแพลทินัมได้สำเร็จ เนื่องจากมีการสร้างคลอรีนอิสระและไนโตรซิลคลอไรด์ และไอออนคลอไรด์สามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่แข็งแรงได้ ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น กรดไนตริกจะถูกโปรตอนเพื่อสร้างไนโตรเนียมซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไฟล์สำหรับการไนเตรชั่นของอะโรมาติกได้: ^{[ 70 ]}

HNO + 2 H SO ⇌ NO ⁺ + H O ⁺ + 2 H SO ^-

ความเสถียรทางความร้อนของไนเตรต (ซึ่งเกี่ยวข้องกับแอนไอออนNO ⁻ ที่มีระนาบสามเหลี่ยม) ขึ้นอยู่กับความเป็นเบสของโลหะ และผลิตภัณฑ์ของการสลายตัว (เทอร์โมไลซิส) ก็เช่นกัน ซึ่งอาจแตกต่างกันไประหว่างไนไตรต์ (เช่น โซเดียม) ออกไซด์ (โพแทสเซียมและตะกั่ว ) หรือแม้แต่โลหะเอง ( เงิน ) ขึ้นอยู่กับความเสถียรสัมพัทธ์ของพวกมัน ไนเตรตยังเป็นลิแกนด์ทั่วไปที่มีโหมดการประสานงานหลายแบบ^{[ 70 ]}

สุดท้าย แม้ว่ากรดออร์โธไนตริก (H NO ) ซึ่งเทียบเคียงได้กับกรดออร์โธฟอสฟอริก จะ ไม่มีอยู่จริง แต่ไอออน ออร์ โธไนเตรตเตตระ เฮดรัล NO ³⁻ เป็นที่รู้จักในเกลือโซเดียมและโพแทสเซียม: ^{[ 70 ]}

${\displaystyle {\ce {NaNO3{}+Na2O->[{\ce {Ag~crucible}}][{\ce {300^{\circ }C~for~7days}}]Na3NO4}}}$

เกลือผลึกสีขาวเหล่านี้ไวต่อไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาก: ^{[ 70 ]}

นา NO + H O + CO → NaNO + NaOH + NaHCO

แม้ว่าจะมีเคมีที่จำกัด แต่ไอออนออร์โธไนเตรตก็มีความน่าสนใจจากมุมมองโครงสร้างเนื่องจากรูปร่างทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่าปกติและความยาวพันธะ N–O ที่สั้น ซึ่งบ่งชี้ถึงลักษณะขั้วที่สำคัญของพันธะ^{[ 70 ]}

ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในธาตุที่สำคัญที่สุดในเคมีอินทรีย์ หมู่ฟังก์ชันอินทรีย์หลายชนิดมีพันธะคาร์บอน-ไนโตรเจนเช่นเอไมด์ (RCONR ), เอมีน (R N), อิมิน (RC(=NR)R), อิมิด (RCO) NR, อะไซด์ (RN ), สารประกอบเอโซ (RN R), ไซยาเนต (ROCN) , ไอโซ ไซยาเนต (RNCO), ไนเตรต (RONO ), ไนไตรล์ (RCN), ไอโซไนไตรล์ (RNC), ไนไตรต์ (RONO), สารประกอบไนโตร (RNO ), สารประกอบไนโตรโซ (RNO), ออกซิม (RC(=NOH)R) และ อนุพันธ์ของ ไพริดีนพันธะ C–N มีขั้วสูงไปทางไนโตรเจน ในสารประกอบเหล่านี้ ไนโตรเจนมักจะเป็นไตรวาเลนต์ (แม้ว่าจะเป็นเตตระวาเลนต์ในเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี R N ⁺ก็ตาม) โดยมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่สามารถทำให้สารประกอบมีฤทธิ์เป็นเบสได้โดยการประสานกับโปรตอน ปัจจัยอื่นๆ อาจหักล้างกันได้ เช่น เอไมด์ไม่มีฤทธิ์เป็นเบสเพราะอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกระจายตัวอยู่ในพันธะคู่ (ถึงแม้ว่าอาจมีฤทธิ์เป็นเบสได้ที่ค่า pH ต่ำมาก โดยถูกโปรตอนที่ออกซิเจน) และไพร์โรลไม่มีฤทธิ์เป็นเบสเพราะอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกระจายตัวเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวนอะโรมาติก^{[ 71 ]}ปริมาณไนโตรเจนในสารเคมีสามารถกำหนดได้โดยวิธีKjeldahl ^{[ 72 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของกรดนิวคลีอิกกรดอะมิโนและโปรตีน รวมถึงโมเลกุล อะดีโนซีนไตรฟอสเฟตซึ่งเป็นโมเลกุลที่นำพาพลังงานดังนั้นจึงมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก^{[ 71 ]}

ก๊าซนี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นบรรยากาศที่มีปฏิกิริยาต่ำและปลอดภัยในกรณีที่ออกซิเจนในอากาศอาจก่อให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้ การระเบิด หรือการออกซิไดซ์ ตัวอย่างบางส่วนได้แก่: ^{[ 80 ]}

• ในฐานะบรรยากาศที่ปรับเปลี่ยนแล้วบริสุทธิ์หรือผสมกับคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อเติมไนโตรเจนและรักษาความสดของอาหารบรรจุภัณฑ์หรืออาหารจำนวนมาก (โดยการชะลอการเหม็นหืนและความเสียหายจากการออกซิเดชัน รูปแบบอื่น ๆ ) ไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่ใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารได้รับการติดฉลากในสหภาพยุโรปด้วยหมายเลข E941 ^{[ 84 ]}
• ในหลอดไฟไส้เป็นทางเลือกราคาประหยัด^แทนอาร์กอน [ ^{85 ]}
• ในระบบดับเพลิงสำหรับอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศ (IT ) ^{[ 80 ]}
• ^ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิม [ ^{86 ]}
• ในการชุบแข็งผิวเหล็กด้วยไนไตรดิ้ง^{[ 87 ]}
• ในระบบเชื้อเพลิงของเครื่องบินบางประเภท เพื่อลดอันตรายจากไฟไหม้ (ดูระบบการทำให้เป็นก๊าซเฉื่อย )
• เพื่อเติมลมยางรถแข่งและยาง เครื่องบิน [ ^{88 ]}ลดปัญหาการขยายตัวและการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอที่เกิดจากความชื้นและ^{ออกซิเจน}ในอากาศธรรมชาติ^{[ 80 ]}

ไนโตรเจนมักใช้ในการเตรียมตัวอย่างในการวิเคราะห์ทางเคมีใช้เพื่อเพิ่มความเข้มข้นและลดปริมาตรของตัวอย่างของเหลว การพ่นก๊าซไนโตรเจนที่มีแรงดันสูงในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวของของเหลวจะทำให้ตัวทำละลายระเหยไป ในขณะที่ยังคงเหลือตัวถูกละลายและตัวทำละลายที่ไม่ระเหยไว้^{[ 89 ]}

ไนโตรเจนสามารถใช้แทนหรือใช้ร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์เพื่ออัดแรงดันถังเบียร์ บางชนิด โดยเฉพาะเบียร์สเตาต์และเบียร์เอล ของอังกฤษ เนื่องจาก ไนโตรเจนผลิต ฟองอากาศ ขนาดเล็กกว่า ทำให้เบียร์ที่เสิร์ฟมีความนุ่มนวลและเข้มข้นกว่า [ ^{90 ] แคปซูล}ไนโตรเจนที่ไวต่อแรงดันซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า " วิดเจ็ต " ช่วยให้สามารถบรรจุเบียร์ที่อัดไนโตรเจนลงในกระป๋องและขวดได้^{[ 91 ] [ 92 ]}ถังไนโตรเจนยังใช้แทนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับปืนเพนท์บอลอีกด้วยไนโตรเจนต้องเก็บไว้ที่ความดันสูงกว่า CO2 ถัง N2 น้ำหนักมากกว่าและมีราคาแพงกว่า^{[ 93 ]}

ไนโตรเจนเหลวเป็นของเหลวไครโอเจนิกที่มีลักษณะคล้ายน้ำเมื่อบรรจุในภาชนะที่เหมาะสม เช่นขวดดิวาร์ก็สามารถขนส่งและจัดเก็บได้โดยมีการสูญเสียจากการระเหยใน อัตรา ต่ำ^{[ 99 ]}

เช่นเดียวกับน้ำแข็งแห้งการใช้งานหลักของไนโตรเจนเหลวคือการทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ ใช้ในการแช่แข็งวัสดุชีวภาพ เช่น เลือดและเซลล์สืบพันธุ์ ( อสุจิและไข่ ) ใช้ในการบำบัดด้วยความเย็นเพื่อกำจัดซีสต์และหูดบนผิวหนังโดยการแช่แข็ง^{[ 100 ]}ใช้ในกับดักความเย็น ในห้องปฏิบัติการ และในปั๊มความเย็นเพื่อให้ได้แรงดันต่ำใน ระบบ ปั๊มสุญญากาศใช้ในการทำความเย็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความร้อน เช่นเครื่องตรวจจับอินฟราเรดและเครื่องตรวจจับรังสีเอ็กซ์การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การบดและกลึงวัสดุที่อ่อนนุ่มหรือเป็นยางที่อุณหภูมิห้อง การประกอบชิ้นส่วนทางวิศวกรรมด้วยการหดตัว และโดยทั่วไปแล้วเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่ต่ำมากเมื่อจำเป็น เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ไนโตรเจนเหลวจึงมักใช้ในการทำความเย็นแม้ว่าอุณหภูมิที่ต่ำเช่นนั้นจะไม่จำเป็นอย่างเคร่งครัด เช่น การแช่เย็นอาหารการตีตราปศุสัตว์ด้วยการแช่แข็ง การแช่แข็งท่อเพื่อหยุดการไหลเมื่อไม่มีวาล์ว และการอัดดินที่ไม่มั่นคงโดยการแช่แข็งเมื่อมีการขุดอยู่ข้างใต้^{[ 80 ]}

แม้ว่าไนโตรเจนจะไม่เป็นพิษ แต่เมื่อปล่อยเข้าไปในพื้นที่ปิด มันสามารถแทนที่ออกซิเจนได้ และด้วยเหตุนี้จึงก่อให้เกิด อันตราย จากการขาดอากาศหายใจซึ่งอาจเกิดขึ้นโดยไม่มีอาการเตือนมากนัก เนื่องจากร่างกายส่วนคอ ของมนุษย์ เป็นระบบตรวจจับออกซิเจนต่ำ (ภาวะขาดออกซิเจน) ที่ค่อนข้างแย่และช้า^{[ 101 ]}ตัวอย่างหนึ่งเกิดขึ้นไม่นานก่อนการปล่อยยานอวกาศสเปซชัตเติลภารกิจแรกในวันที่ 19 มีนาคม พ.ศ. 2524 เมื่อช่างเทคนิคสองคนเสียชีวิตจากการขาดอากาศหายใจหลังจากที่พวกเขาเดินเข้าไปในพื้นที่ในแท่นปล่อยเคลื่อนที่ของยานอวกาศสเปซชัตเติลซึ่งถูกอัดความดันด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์เพื่อป้องกันอัคคีภัย^{[ 102 ]}

เมื่อสูดดมเข้าไปที่ความดันย่อย สูง (มากกว่าประมาณ 4 บาร์ ซึ่งพบได้ที่ความลึกต่ำกว่าประมาณ 30  เมตรในการดำน้ำลึก ) ไนโตรเจนเป็นสารระงับประสาท ทำให้เกิด ภาวะ ไนโตรเจน นาร์โคซิส ซึ่งเป็นภาวะบกพร่องทางจิตใจชั่วคราวคล้ายกับภาวะเป็นพิษจากไนตรัสออกไซด์^{[ 103 ] [ 104 ]}

ไนโตรเจนละลายในเลือดและไขมันในร่างกาย การลดความดันอย่างรวดเร็ว (เช่น เมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำเร็วเกินไป หรือนักบินอวกาศลดความดันจากความดันในห้องโดยสารไปสู่ความดันในชุดอวกาศเร็วเกินไป) อาจนำไปสู่ภาวะที่อาจถึงแก่ชีวิตได้ เรียกว่าโรคจากการลดความดัน (เดิมเรียกว่า โรคเคสสัน หรือโรคเบนด์ ) เมื่อฟองไนโตรเจนก่อตัวขึ้นในกระแสเลือด เส้นประสาท ข้อต่อ และบริเวณที่บอบบางหรือสำคัญอื่นๆ^{[ 105 ] [ 106 ]}ฟองจากก๊าซ "เฉื่อย" อื่นๆ (ก๊าซอื่นๆ นอกเหนือจากคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจน) ทำให้เกิดผลเช่นเดียวกัน ดังนั้นการแทนที่ไนโตรเจนในก๊าซหายใจอาจป้องกันภาวะไนโตรเจนเป็นพิษได้ แต่ไม่สามารถป้องกันโรคจากการลดความดันได้^{[ 107 ]}

ไนโตรเจนเหลวเป็นของเหลวแช่แข็งจึง อาจเป็นอันตรายได้หาก สัมผัสแล้ว เกิด แผลไหม้จากความเย็น แม้ว่า ปรากฏการณ์ไลเดนฟรอสต์จะช่วยป้องกันได้ในช่วงเวลาสัมผัสที่สั้นมาก (ประมาณหนึ่งวินาที) ^{[ 108 ]}การกลืนกินไนโตรเจนเหลวอาจทำให้เกิดความเสียหายภายในอย่างรุนแรง ตัวอย่างเช่น ในปี 2012 หญิงสาวคนหนึ่งในอังกฤษต้องได้รับการผ่าตัดเอาส่วนกระเพาะอาหารออกหลังจากดื่มค็อกเทลที่ทำจากไนโตรเจนเหลว^{[ 109 ]}

เนื่องจาก อัตราส่วนการขยายตัว ของไนโตรเจน เหลวต่อก๊าซอยู่ที่ 1:694 ที่อุณหภูมิ 20  °C จึงสามารถสร้างแรงมหาศาลได้หากไนโตรเจนเหลวกลายเป็นไออย่างรวดเร็วในพื้นที่ปิด ในเหตุการณ์เมื่อวันที่ 12 มกราคม 2549 ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสเอแอนด์เอ็มอุปกรณ์ระบายแรงดันของถังไนโตรเจนเหลวทำงานผิดปกติและต่อมาถูกปิดผนึก ส่งผลให้แรงดันที่สะสมเพิ่มขึ้นทำให้ถังเสียหายอย่างรุนแรง แรงระเบิดนั้นมากพอที่จะผลักถังทะลุเพดานด้านบน ทำลายคานคอนกรีตเสริมเหล็กที่อยู่ด้านล่าง และทำให้ผนังห้องปฏิบัติการหลุด ออกจากฐานราก 0.1–0.2 เมตร^{[ 110 ]}

ไนโตรเจนเหลวระเหยได้ง่ายและกลายเป็นไนโตรเจนในรูปก๊าซ ดังนั้นข้อควรระวังที่เกี่ยวข้องกับไนโตรเจนในรูปก๊าซจึงใช้ได้กับไนโตรเจนเหลวด้วย^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}ตัวอย่างเช่น บางครั้งมีการใช้ เซ็นเซอร์ออกซิเจนเป็นมาตรการความปลอดภัยเมื่อทำงานกับไนโตรเจนเหลวเพื่อแจ้งเตือนคนงานเมื่อเกิดการรั่วไหลของก๊าซเข้าไปในพื้นที่ปิด^{[ 114 ]}

ภาชนะที่บรรจุไนโตรเจนเหลวสามารถควบแน่นออกซิเจนจากอากาศได้ ของเหลวในภาชนะดังกล่าวจะมีความเข้มข้นของออกซิเจนมากขึ้นเรื่อยๆ (จุดเดือด −183  °C ซึ่งสูงกว่าจุดเดือดของไนโตรเจน) เมื่อไนโตรเจนระเหยออกไป และอาจทำให้เกิดการออกซิเดชันอย่างรุนแรงของสารอินทรีย์ได้^{[ 115 ]}

เซ็นเซอร์ออกซิเจนใช้สำหรับวัดระดับออกซิเจนในพื้นที่ปิดและสถานที่ใดๆ ที่เก็บหรือใช้ก๊าซหรือของเหลวไนโตรเจน ในกรณีที่ไนโตรเจนรั่วและระดับออกซิเจนลดลงจนถึงระดับสัญญาณเตือนที่ตั้งไว้ เครื่องตรวจสอบการขาดออกซิเจนสามารถตั้งโปรแกรมให้ส่งสัญญาณเตือนด้วยเสียงและภาพได้ โดยทั่วไป ช่วงระดับออกซิเจนที่จะแจ้งเตือนบุคลากรคือเมื่อระดับออกซิเจนลดลงต่ำกว่า 19.5% ในสหรัฐอเมริกาOSHAกำหนดว่าบรรยากาศที่เป็นอันตรายอาจรวมถึงบรรยากาศที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำกว่า 19.5% หรือสูงกว่า 23.5% ^{[ 116 ]}