氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是 三对电子，即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献，成键与反键能量近似抵消，它们相当于孤电子对。由于N2分子中存在叁键N≡N，所以N2分子具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的。

检验方法：
将燃着的Mg条伸入盛有氮气的集气瓶，Mg条会继续燃烧
提取出燃烧剩下的灰烬（白色粉末Mg3N2），加入少量水，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（氨气）
反应方程式
Mg3＋N2＝Mg3N2(氮化镁)
Mg3N2＋H6O2＝3Mg(OH)2＋N2H3

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出，除了NH4离子外，氧化数为0的N2分子在图中曲线的最低点，这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲，N2是热力学稳定状态。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线（图中的虚线）的上方，因此，这些化合物在热力学上是不稳定的，容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N2分子值低的是NH4+离子。（详细氧化态－吉布斯自由能图请参照http://www.jky.gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.ppt）

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图和N2分子的结构均可以看出，单质N2不活泼，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨：

在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：

在水力发电很发达的国家，这个反应已用于生产硝酸。

N2与电离势小，而且其氮化物具有高晶格能的金属能生成离子型的氮化物。例如：

N2 与金属锂在常温下就可直接反应：

6 Li + N2=== 2 Li3N

N2与碱土金属Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在炽热的温度下作用：

3 Ca + N2=== Ca3N2

N2与硼和铝要在白热的温度才能反应：

2 B + N2=== 2 BN （大分子化合物）

N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。
 

单质氮一般是由液态空气的分馏而制得的，常以1.5210pa的压力把氮气装在气体钢瓶中运输和使用。一般钢瓶中氮气的纯度约99.7% 。 为获得纯氮，可在上述氮气中加入少量氨，并以Pt作催化剂，将氧除去，也可使不纯的氮通过赤热的铜或其他金属以除去微量的氧。

实验室中制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化，最常用的是如下几种方法：

⑴加热亚硝酸铵的溶液：
343k
NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O

⑵亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用：

NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2 H2O + N2↑

⑶将氨通过红热的氧化铜：

2 NH3+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2

⑷氨与溴水反应：

8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑

⑸重铬酸铵加热分解：
（NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O