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 NH₃ เบสอ่อนในสารละลายในน้ำ ( pKb ) กรดคู่ควบของมันคือแอมโมเนียม NH₄⁺ นอกจากยังสามารถทำหน้าที่เป็นกรดอ่อนมาก โดยสูญเสียโปรตอนเพื่อสร้างแอนไอออนอะไมด์NH₄⁺₂ ^{ดังนั้น จึงเกิดการแตกตัวด้วยตัวเองคล้ายกับน้ำ เพื่อสร้างแอมโมเนียมและอะไม ด์} 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 ⁻ ^; ใน สถานะแก๊สและในสารละลายเป็นโมเลกุล 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 ]}

The gas is mostly used as a low reactivity safe atmosphere wherever the oxygen in the air would pose a fire, explosion, or oxidising hazard. Some examples include:^[80]

• As a modified atmosphere, pure or mixed with carbon dioxide, to nitrogenate and preserve the freshness of packaged or bulk foods (by delaying rancidity and other forms of oxidative damage). Pure nitrogen as food additive is labelled in the European Union with the E number E941.^[84]
• In incandescent light bulbs as an inexpensive alternative to argon.^[85]
• In fire suppression systems for Information technology (IT) equipment.^[80]
• In the manufacture of stainless steel.^[86]
• In the case-hardening of steel by nitriding.^[87]
• In some aircraft fuel systems to reduce fire hazard (see inerting system).
• To inflate race car and aircraft tires,^[88] reducing the problems of inconsistent expansion and contraction caused by moisture and oxygen in natural air.^[80]

Nitrogen is commonly used during sample preparation in chemical analysis. It is used to concentrate and reduce the volume of liquid samples. Directing a pressurised stream of nitrogen gas perpendicular to the surface of the liquid causes the solvent to evaporate while leaving the solute(s) and un-evaporated solvent behind.^[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 ]}