* トリプルボンド: 窒素は二原子分子(n₂)として存在し、2つの窒素原子の間に非常に強い三重結合があります。このトリプルボンドでは、多くのエネルギーが壊れる必要があり、窒素が他の要素と新しい結合を形成することが困難になります。
* 高イオン化エネルギー: 窒素には高いイオン化エネルギーがあります。つまり、電子を除去するには多くのエネルギーが必要です。これにより、陽性イオンを形成し、反応に関与する可能性が低くなります。
* 小さな原子サイズ: 窒素原子は比較的小さく、核と電子の間に強い魅力をもたらし、その安定性にさらに寄与します。
ただし、窒素は特定の条件下で反応性があります:
* 高温: 非常に高い温度では、トリプル結合が壊れている可能性があり、窒素がより反応的になります。これが、窒素が燃焼エンジンで酸素と反応し、窒素酸化物を生成する理由です。
* 触媒: 特定の触媒の存在は、窒素が反応するのに必要な活性化エネルギーを低下させる可能性があります。たとえば、Haber-Boschプロセスは触媒を使用して窒素ガスをアンモニアに変換します。
* 生物学的システム: 一部の細菌には、窒素のトリプル結合を破壊できる酵素があり、大気窒素を利用できるようにします。
要約、 窒素の反応性のない性質は、その強力なトリプルボンド、高いイオン化エネルギー、および小サイズに由来しています。通常の条件下では比較的不活性ですが、高温や触媒の助けなど、特定の条件下で反応性になる可能性があります。