Nitrogen
dioksida dan air menyebabkan fisi homolitik yang menghasilkan radikal seperti CO dan O atau OH dan H. Nitrogen atomik disiapkan dengan melewatkan aliran listrik melalui gas nitrogen pada 0.1-2mmHg, yang menghasilkan nitrogen atom bersamaan dengan emisi kuning peach yang memudar perlahan sebagai pendaran selama beberapa menit bahkan setelah aliran listrik berakhir.
Mengingat reaktivitas nitrogen atom yang besar, nitrogen elementer biasanya terjadi sebagai molekul N2, dinitrogen. Molekul ini adalah gas diamagnetik yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa pada kondisi standar: meleleh pada suhu 210 °C dan mendidih pada 196 °C. Dinitrogen relatif tidak reaktif pada suhu kamar, namun tetap bereaksi dengan logam litium dan beberapa
kompleks logam transisi. Hal ini disebabkan ikatannya, yang unik di antara unsur diatomik pada kondisi standar karena memiliki ikatan rangkap tiga NN. Ikatan rangkap tiga memiliki panjang ikatan pendek (dalam hal ini, 109.76pm) dan energi disosiasi yang tinggi (dalam hal ini, 945.41kJ/mol), sehingga sangat kuat. Ini menjelaskan ke-inert-an kimia dinitrogen.
Ada beberapa indikasi teoretis bahwa oligomer dan polimer nitrogen lainnya memungkinkan. Jika bisa disintesis, mereka mungkin memiliki aplikasi potensial sebagai bahan dengan kepadatan energi yang sangat tinggi, yang bisa digunakan sebagai propelan atau bahan peledak yang kuat. Hal ini karena semuanya harus terurai menjadi dinitrogen, yang ikatan rangkap tiganya NN (energi
ikatan 946kJmol1) jauh lebih kuat daripada ikatan rangkap dua N=N (418kJmol1) atau ikatan tunggal N-N (160kJmol1): memang, ikatan rangkap tiga memiliki lebih dari tiga kali energi daripada ikatan tunggal. (Kebalikannya berlaku untuk pniktogen yang lebih berat, yang lebih memilih alotrop poliatomik.) Kerugian besar adalah bahwa
kebanyakan polinitrogen netral tidak diharapkan memiliki penghalang besar terhadap dekomposisi, dan beberapa pengecualian bahkan akan lebih menantang untuk disintesis daripada tetrahedran yang telah lama dicari namun masih belum diketahui. Ini berbeda dengan polinitrogen kationik dan anionik azida (N 3), pentazenium (N+ 5), dan pentazolida (aromatik siklik N 5) yang dicirikan dengan
baik. Di bawah tekanan yang sangat tinggi (1.1jutaatm) dan suhu tinggi (2000K), seperti yang diproduksi dalam sel landas berlian, nitrogen dipolimerisasi menjadi struktur kristal gauche kubus ikatan tunggal. Struktur ini mirip dengan berlian, dan keduanya memiliki ikatan kovalen yang sangat kuat, yang menghasilkan julukan "berlian nitrogen".
Pada tekanan atmosfer, nitrogen molekul mengembun (menjadi cair) pada suhu 77K (196.2 °C) dan membeku pada 63K (210.2 °C) ke bentuk alotropi kristal kemasan-rapat heksagonal (disebut fase alfa). Nitrogen cair, cairan tak berwarna yang berpenampilan menyerupai air, namun massa jenisnya hanya 80.8% dari massa jenis air (massa jenis nitrogen cair pada titik didihnya
adalah 0.808 g/mL), adalah kriogen yang umum. Nitrogen padat memiliki banyak modifikasi kristal. Ia membentuk cakupan permukaan dinamis yang signifikan pada permukaan Pluto dan bulan bagian luar dari Tata Surya seperti Triton. Bahkan pada suhu rendah, nitrogen padat cukup mudah menguap dan dapat menyublim membentuk atmosfir, atau mengembun kembali ke dalam nitrogen beku. Ini sangat lemah
dan mengalir dalam bentuk gletser dan pada geyser Triton, gas nitrogen berasal dari daerah kutub es kutub.
Contoh pertama kompleks dinitrogen yang ditemukan adalah [Ru (NH (lihat gambar di), dan dengan cepat banyak kompleks lainnya ditemukan. Kompleks ini, dimana molekul nitrogen menyumbang setidaknya satu pasang elektron sunyinya ke kation logam pusat, menggambarkan bagaimana N2 dapat mengikat logam pada nitrogenase dan katalis untuk proses Haber: Proses ini yang melibatkan aktivasi dinitrogen sangat penting dalam biologi dan dalam produksi pupuk.
Dinitrogen mampu membentuk ikatan koordinasi dengan logam melalui lima cara berbeda. Cara yang lebih baik adalah donasi ujung MNN (1) dan MNNM (, bis-1), dimana pasangan sunyi pada atom nitrogen disumbangkan ke kation logam. Cara yang kurang dicirikan dengan baik melibatkan dinitrogen yang menyumbangkan pasangan elektron dari ikatan rangkap tiganya, baik sebagai
jembatan ligan ke dua kation logam (, bis-2) atau hanya ke satu kation (2). Cara kelima dan unik melibatkan tripel-koordinasi sebagai jembatan ligan, yang menyumbangkan seluruh tiga pasangan elektronnya dari ikatan rangkap tiga (3-N2). Beberapa kompleks memiliki beberapa ligan N2 dan beberapa fitur N2 yang terikat dalam berbagai cara. Ikatan dalam
kompleks dinitrogen erat kaitannya dengan senyawa karbonil, meskipun N2 adalah donor  dan akseptor  yang lebih lemah daripada CO, karena N2 isoelektronik dengan karbon monoksida (CO) dan asetilena (C). Studi teoretis menunjukkan bahwa donasi  merupakan faktor yang lebih penting untuk memungkinkan pembentukan ikatan M-N daripada donasi balik ,
yang pada dasarnya hanya melemahkan ikatan N-N, dan donasi ujung (1) lebih mudah dicapai daripada donasi sisi (2).
Saat ini, telah dikenal kompleks dinitrogen untuk hampir semua logam transisi, terhitung beberapa ratus senyawa. Mereka biasanya disiapkan melalui tiga metode:
Mengganti ligan labil, seperti H2O, H, atau CO, dengan nitrogen secara langsung: ini sering kali merupakan reaksi reversibel yang berlangsung pada kondisi ringan. Mereduksi kompleks logam dengan adanya ko-ligan yang sesuai pada kondisi gas nitrogen berlebih. Pilihan umum termasuk mengganti ligan klorida dengan dimetilfenilfosfin (PMe2Ph) untuk menggantikan ligan klorin dengan ligan
nitrogen yang lebih kecil dalam jumlah yang ekivalen dengan ligan originalnya. Mengkonversi ligan dengan ikatan N-N, seperti hidrazin atau azida, langsung menjadi ligan dinitrogen.
Kadang-kadang ikatan NN dapat langsung terbentuk dalam suatu kompleks logam, misalnya dengan mereaksikan langsung amonia terkoordinasi (NH3) dengan asam nitrit (HNO2), tetapi ini tidak dapat diterapkan secara umum. Sebagian besar kompleks dinitrogen memiliki warna dalam kisaran putih-kuning-jingga-merah-coklat; diketahui ada sedikit pengecualian, seperti [Ti (5-C5H5) 22-(N2)] yang berwarna biru.
Nitrogen berikatan dengan hampir semua unsur dalam tabel periodik kecuali tiga gas mulia pertama, helium, neon, dan argon, dan beberapa unsur setelah bismut yang berumur sangat pendek, menciptakan berbagai macam senyawa biner dengan berbagai sifat dan aplikasi. Banyak senyawa biner yang diketahui (biasanya disebut nitrida) kecuali hidrida, oksida, dan fluorida nitrogen. Banyak fase
stoikiometri yang ada untuk sebagian besar unsur (misalnya MnN, Mn, Mn, Mn, Mn, dan MnxN untuk 9.2  x  25.3). Mereka bisa diklasifikasikan sebagai "seperti garam" (sebagian besar ionik), kovalen, "seperti intan", dan metalik (atau interstisial), meskipun klasifikasi ini memiliki keterbatasan yang muncul justru dari kontinuitas jenis
ikatan, bukannya jenis diskret dan terpisah seperti yang tersirat dari nama-nama klasifikasinya. Mereka umumnya disiapkan dengan mereaksikan langsung logam dengan nitrogen atau amonia (kadang-kadang setelah pemanasan), atau melalui dekomposisi termal amida logam:
3 Ca + N 2  Ca 3 N 2 displaystyle ce 3Ca + N2-> Ca3N2 3 Mg + 2 NH 3  Mg 3 N 2 + 3 H 2 (pada 900 C) displaystyle ce 3 Mg + 2NH3-> Mg3N2 + 3H2 (pada 900 C) 3 Zn (NH 2) 2  Zn 3 N 2 + 4 NH 3 displaystyle ce 3Zn (NH2) 2-> Zn3N2 + 4NH3
Banyak varian yang mungkin terbentuk melalui proses ini. Nitrida yang paling ionik adalah yang berasal dari logam alkali dan alkali tanah, Li3N (Na, K, Rb, dan Cs tidak membentuk nitrida yang stabil karena alasan sterik) dan M (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba). Ini secara formal dapat dianggap sebagai garam anion N3, meskipun pemisahan muatan tidak