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氮气是非金属，其电负性为3.04，氮原子的外层有5个电子，因此它在绝大多数化合物中都是三价的，分子氮（N2）的三键是很强的化学键之一，导致将N2转化为其他氮化合物非常困难，而较容易将化合物形态的氮元素转化为氮单质。后者的转化通常伴有大量能量释放，在自然和人类经济活动中占有重要的地位。
在1个大气压下，分子氮在77K（&minusdeg;C）时凝结（液化），在63K（&minusdeg;C）时凝固成为β相的六方密积结构的晶体形态的同素异形体。在35.4K（−237.6°C）以下，氮被认为是立方晶体形态的同素异形体。
液氮是像水一样的流体，但仅有水密度的80.8% （液氮在其沸点时的密度是0.808g/mL），是常用的制冷剂，氮的不稳定的同素异形体包含有多于2个氮原子（比如N3和N4），可以在实验室中制得。
氮气是一种工业气体被小数产生的蒸馏液的空气，或通过使用气态空气，使用膜或变压吸附制氮气体发生器通常更成本和能量比散装交付氮高效，商业氮往往是空气处理对产业集中度的一个副产品氧气炼钢等多种用途。
