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，這表明相對于其它氧化數的氮的化合物來講的話，N2是熱力學穩定狀態結構。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位于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。在圖中的一個比N2分子值低的是NH4+離子。

正價氮呈酸性，負價氮呈堿性。

由于氮分子中三鍵鍵能很大，不容易被破壞，因此其化學性質十分穩定，只有在高溫高壓并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，由于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。

氮分子中存在氮氮叁鍵，鍵能很大（941 KJ/mol），以至于加熱到3273K時僅有0.1%離解，氮分子是已知雙原子分子中最穩定的。氮氣是CO的等電子體，在結構和性質上有許多相似之處。

不同活性的金屬與氮氣的反應情況不同。與堿金屬在常溫下直接化合；與堿土金屬 —般需要在髙溫下化合；與其他族元素的單質反應則需要更高的反應條件。