名称和历史

氮一般被认为是被苏格兰物理学家丹尼尔·卢瑟福在1772年发现的。他发现将生物放入其中都会窒息而死，因而将氮气叫做 有害气体（noxious air） 或 固定空气（fixed air） 。 卢瑟福清楚空气中有一种成分不支持燃烧。当时，卡尔·威廉·舍勒，亨利·卡文迪什和约瑟夫·普利斯特里也都在研究氮气。他们将它称为 燃烧气（burnt air） 或 燃素 。氮气很不活跃，因此被拉瓦锡称为 有毒气体 （法： air méphitique ）或 azote 。azote源于希腊词 ἄζωτος （ azotos ），意思是 "无生命的"。 在氮气里，动物死亡，火焰熄灭。拉瓦锡所给的氮气的名字被用于很多种语言（法语，意大利语，波兰语，俄语，阿尔巴尼亚语，等等），并且还处在于英语的一些化合物的常用名字里，比如肼和叠氮化合物。

英语单词 nitrogen （1794）来自于法语单词 nitrogène ，是由法国化学家 让-安托万·沙普塔 （ 英语 ： Jean-Antoine Chaptal ） 将希腊语"nitron"（硝酸钠）与法语 gène （生成）相结合后制造出来的新词。氮气常在硝酸气体中被发现。沙普塔的意思是，氮气是硝酸的一个组成部分，是由硝石（nitre）（硝酸钾）产生的。

德文中便直接以sticken（导致窒息）和Stoff（物质）组合，命名为Stickstoff（导致窒息的物质），日文及韩文便自此将之意译为“窒素”。

19世纪70年代化学家徐寿将H、O、N、F、Cl译为轻气、养气、淡气、弗气、氯气，直至1933年，化学家郑贞文在其主持编写出版的《化学命名原则》一书中改成氢、氧、氮、氟、氯，一直沿用到现在。 中文名称“氮”有冲淡气体的意思。

氮化合物早在中世纪就广为人知了。炼金师知道硝酸是 aqua fortis （强水）。硝酸和盐酸的混合物被称做 aqua regia （王水）, 因为它可以溶解黄金（金属之 王 ）。最早的在军事，工业和农业上得氮化合物的应用是硝石（硝酸钠或硝酸钾）的使用，尤其是在火药中和作为肥料。1910年，瑞利男爵发现在氮气中放电可以产生“活性氮”，一种氮的单原子同素异形体。由他的仪器中产生的“明黄色的旋转的云”与汞反应后生成爆炸性的氮化汞。

有相当长一段时间内，氮化合物的来源很有限。它们的自然来源要么是生物学，要么是大气反应生成的硝酸盐的沉积。对肥料的需求日益增长促进了氮化合物的工业化生产。工业化的固氮过程（如奥斯特瓦尔德法和 氰氨法 （ 英语 ： Frank-Caro process ） ）消除了氮化合物的短缺。1910年代哈柏法的发现和工业化应用彻底改变了氮化合物的供应，对食品生产产生了很大影响，使得养活全世界日益增长的人口成为可能。

属性

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（ N 2 ）的叁键是最强的化学键之一，导致将 N 2 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（−195.79°C）时凝结（液化），在63K（−210.01°C）时凝固 成为β相的 六方密积 （ 英语 ： Close-packing of equal spheres ） 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（被称为α相）。 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 N 3 和N 4），可以在实验室中制得。 在利用 金刚石对顶砧 （ 英语 ： diamond anvil cell ） 得到的极端高压（110多万atm）和高温（2000K）下，氮被聚合成单键的立方偏转的晶体结构。这种结构于钻石的结构类似，都具有很强的共价键。因此 N 4 的别名为“氮钻石”。

其他的被预测出得氮的同素异形体有六氮苯（ N 6 ，类似于苯） 和八氮立方烷（ N 8 ，类似于立方烷）。 前者被预言为高度不稳定，而后者被推测因为轨道对称的原因会动力学稳定。

同位素

已发现的氮的同位素共有十七种，包括 N至 N，其中只有 N和 N是最稳定的。最常见的是 N（99.634%），是在恒星的碳氮氧循环过程中产生的。 在其他人工合成的同位素中， N的半衰期是10分钟，其他的同位素的半衰期都是以秒计或更短。

生物介导反应（例如同化，硝化反应和反硝化反应）牢牢地控制着土壤的氮动力学。这些反应一般会导致基质的 N富集和产物的 N消耗。

地球大气中的氮气的一小部分（0.73%）是 同位素体 （ 英语 ： isotopologue ） N N，其余的大部分是 N 2 。

电磁光谱

  氮放电（光谱）管

分子氮（ N 2 ）是对红外的和可见光的辐射是十分透明的。因为它是同核分子，因此没有偶极矩去在这些波长上来耦合电磁辐射。显著地吸收发生在极端紫外的波长高于100纳米的波段。 这一般伴随着电子跃迁，发生在那些内部氮原子之间电荷分布不均的氮分子之间。氮的光吸收导致了在地球高层大气中和其它行星大气中的显著地紫外辐射吸收。因为同样地原因，纯分子 氮激光器 （ 英语 ： nitrogen laser ） 一般发出在紫外波段的光。

氮通过电子碰撞激发的电子流而对地球高层大气里地可见的大气光有所贡献。这种可见的蓝色大气光（在极地的极光中以及返航的航天器的返航光中可见）一般不是来自于分子氮，而是源于自由氮原子结合氧生成一氧化氮（NO）的过程。

氮气也会展示出 闪烁 （ 英语 ： Scintillation (physics) ） 。

制备

工业法：液态空气分馏，N 2 沸点低于O 2 先汽化，但无法得纯N 2 。也可以通过机械方法（例如加压反渗透膜和 变压吸附法 （ 英语 ： Pressure Swing Adsorption ） ）处理气态空气得到氮气。商品化氮气常常是制作工业用氧气时的副产品。工业氮气被压缩后都用黑色钢瓶装，常被称为OFN（oxygen-free nitrogen，无氧氮气）。

实验法：

1.氯化铵混合亚硝酸钠加热：

2.纯空气通过铜粉或铜丝网去氧：

3.氨气通过氧化铜：

高纯度的氮气可以通过叠氮化钡或叠氮化钠的热分解反应得到：2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2

用途

廉价的惰性保护气，用于金属炼制及高温合成时的简单保护性氛围（其性能不及氦气及氩气）；高温下用于合成氮化物（如氮化硅陶瓷、氮化硼等）。亦其化合物亦有用于农业，如氮肥。液态氮有时用于冷却。此外，氮是包装食品的填充气体，用于保持包装外形避免挤压损坏，同时更重要的，隔绝氧气而使食物不变坏。

氧化物

氮可以形成多种不同的氧化物。在氧化物中，氮的氧化数可以从+1到+5。其中以NO和NO 2较为重要。

氮的氧化物的性质如下表：

参见

氮族元素

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