질소

질소, N

질소
외관	무색의 가스, 액체 또는 고체
표준 원자량 Ar, std(N)	[14.00643, 14.00728] 관습: 14.007[1]
주기율표의 질소
수소 헬륨 리튬 베릴륨 붕어 탄소 질소 산소 플루오린 네온 나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤 칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤 루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논 세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈 프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손 – ↑ N ↓ P 탄소 ← 질소 → 산소
원자번호 (Z)	7
그룹	15그룹(독소제)
기간	기간 2
블록	p-block
전자 구성	[He] 2s2 2p3
셸당 전자	2, 5
물리적 성질
위상 STP서	가스
녹는점	(N2) 63.23[2] K(-209.86[2] °C, -345.75[2] °F)
비등점	(N2) 77.355 K (−195.795 °C, −320.431 °F)
밀도 (STP)	0.2506 g/L[3](0°C, 1013 mbar)
액체가 있을 때 ( )	0.808 g/cm3
트리플 포인트	63.151K, 12.52kPa
임계점	126.21 K, 3.39 MPa
융해열	(N2) 0.72 kJ/mol
기화열	(N2) 5.57 kJ/mol
어금니열용량	(N2) 29.124 J/(몰·K)
증기압력 P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k (K)에서 37 41 46 53 62 77
원자성
산화 상태	-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5(강산성 산화물)
전기성	폴링 스케일: 3.04
이온화 에너지	1차: 1402.3 kJ/mol 2위: 2856 kJ/mol 3차: 4578.1 kJ/mol (더)
공동 반지름	71±1pm
반데르발스 반지름	오후 155시
질소의 스펙트럼 라인
기타 속성
자연발생	원시적인
결정구조	육각형의
음속	353m/s (가스, 27°C에서)
열전도도	25.83×10−3 W/(m³K)
자기순서	반자성의
CAS 번호	17778-88-0 7727-37-9 (N2)
역사
디스커버리	대니얼 러더퍼드 (1772)
이름:	장안토인 채프탈 (1790)
질소 주 동위 원소
이소슈토페 아부네댄스 하프라이프 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트 13N 동음이의 9.965분 ε 13C 14N 99.6% 안정적 15N 0.4% 안정적
범주: 질소 관람하다 이야기를 나누다 참고 문헌

질소는 기호 N과 원자 번호 7을 가진 화학 원소다. 1772년 스코틀랜드 의사 다니엘 러더포드에 의해 처음 발견되어 격리되었다. 칼 빌헬름 스크힐과 헨리 카벤디쉬가 거의 동시에 독자적으로 그렇게 했음에도 불구하고 러더포드는 그의 작품이 먼저 출판되었기 때문에 일반적으로 공로를 인정받고 있다. 니트로겐이라는 이름은 1790년 프랑스의 화학자 장 앙투안-클로드 채팔이 질산과 질산염에 질소가 존재한다는 사실을 발견했을 때 제안한 것이다. 앙투안 라부아지에르는 대신 고대 그리스어에서 아조테라는 이름을 제안했다. 아조테는 질식성 가스인 만큼 ἀζoteτι " " "no life"; 이 이름은 대신 프랑스어, 이탈리아어, 러시아어, 루마니아어, 포르투갈어, 터키어와 같은 많은 언어로 사용되며 히드라진, 아지데스, 아조 화합물과 같은 일부 질소 화합물의 영어 이름에 나타난다.

질소는 주기율표 15그룹 중 가장 가벼운 구성원으로, 흔히 pnictorges라고 불린다. 그것은 은하계와 태양계에서 총 7번째로 풍부한 것으로 추산되는 우주에서 흔한 원소다. 표준 온도와 압력에서 원소의 두 원자가 결합하여 N이라는₂ 공식으로 무색 무취의 이원자 기체인 이뇨제(dinitrogen)를 형성한다. 다이니트로겐은 지구 대기의 약 78%를 형성하고 있어 가장 풍부한 결합되지 않은 원소가 된다. 질소는 주로 아미노산(따라서 단백질), 핵산(DNA 및 RNA) 및 에너지 전달 분자 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate)에서 모든 유기체에서 발생한다. 인체는 질량별로 약 3%의 질소를 함유하고 있는데, 이는 체내에서 산소, 탄소, 수소에 이어 네 번째로 풍부한 원소다. 질소 순환은 공기 중에서 원소가 생물권과 유기 화합물로 이동한 다음 다시 대기권으로 이동하는 것을 설명한다.

암모니아, 질산, 유기질산염(프로펠러제와 폭발물), 시안화물과 같이 산업적으로 중요한 많은 화합물들은 질소를 함유하고 있다. 일산화탄소(CO)에 이어 두 번째로 강한 원소 질소(NN)의 삼중결합이 질소화학에 지배적이다.^[4] 이것은 N을₂ 유용한 화합물로 바꾸는 데 있어 유기체와 산업 모두에 어려움을 야기하지만, 동시에 질소 가스를 형성하기 위해 질소 화합물을 태우거나 폭발시키거나 분해하는 것은 많은 양의 유용한 에너지를 방출한다는 것을 의미한다. 합성 생산한 암모니아와 질산염은 주요 산업용 수정제이며, 수정질산염은 물 시스템의 영토화에서 중요한 오염물질이다.

질소는 비료와 에너지 저장소에 사용되는 것 외에도 고강도 직물에 사용되는 케블라와 슈퍼글루에서 사용되는 시아노아크릴레이트만큼 다양한 유기 화합물의 성분이다. 질소는 항생제를 포함한 모든 주요 약리학적 약물의 성분이다. 많은 약물은 천연 질소 함유 신호 분자의 모방 또는 약물로, 예를 들어 유기 질산염 니트로글리세린과 니트로프루시드는 질소산화물로 대사하여 혈압을 조절한다. 천연 카페인과 모르핀 또는 합성암페타민과 같은 많은 주목할 만한 질소 함유 약물은 동물 신경전달물질의 수용체에 작용한다.

역사

질소 화합물은 매우 오랜 역사를 가지고 있는데, 염화암모늄은 헤로도토스에게 알려져 있다. 그것들은 중세시대에 의해 잘 알려져 있었다. 연금술사들은 질산을 아쿠아 포티스(강수)로 알았으며 암모늄염과 질산염과 같은 다른 질소 화합물도 알고 있었다. 질산과 염산의 혼합물은 금속의 왕인 금을 녹이는 능력으로 유명한 아쿠아 레기아(로열수)로 알려져 있다.^[5]

질소가 발견된 것은 1772년 스코틀랜드 의사 다니엘 러더포드(Daniel Lutherford)가 질소를 유해한 공기라고 부른 덕분이다.^[6][7] 전혀 다른 화학 물질로 인식하지는 않았지만 조셉 블랙의 '고정 공기', 즉 이산화탄소와 분명히 구별했다.^[8] 연소를 지원하지 않는 공기의 성분이 있다는 사실은 러더포드에게는 원소라는 것을 알지 못했지만 분명한 사실이었다. 질소도 칼 빌헬름 스힐레,^[9] 헨리 카벤디쉬,^[10] 조셉 프리스틀리에 의해 거의 동시에 연구되었는데,^[11] 그는 질소를 연소된 공기 또는 세련된 공기로 언급하였다. 프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에르는 질소 가스를 그리스어 άζ due greek word ( ((Azotikos)에서 '메프티트 공기' 또는 아조테(Azotikos)'로 지칭했는데, 대부분이 불활성이기 때문에 '생명은 없다'는 것이다.^[12][13] 순수한 질소의 대기 속에서 동물들이 죽고 불꽃이 꺼졌다. 라부아지에의 이름은 영어로 받아들여지지 않았지만, 거의 모든 가스(사실 산소를 제외한 유일한 가스)가 메피티크(mephatic)라고 지적되었기 때문에, 여러 언어(프랑스어, 이탈리아어, 포르투갈어, 폴란드어, 러시아어, 알바니아어, 터키어 등)에서 사용되고 있다; 독일어 스틱스토프는 이와 유사한 특징인 viz를 가리킨다. 에르스티켄 "질식하거나 질식할 것") 그리고 여전히 히드라진과 아지드 이온의 화합물과 같은 많은 질소 화합물의 공통적인 이름으로 영어로 남아있다. 마침내, 질소가 이끄는 집단의 이름인 "질소"를 그리스 πνγεεν"에서 "질소"로 이끌었다.^[5]

영어 단어 질소(1794)는 1790년 프랑스의 화학자 장 앙투안 채프탈(1756–1832)이 만든 프랑스 니트로겐에서,^[14] 프랑스 니트로그레(질산칼륨, 소금피터라고도 불림)와 그리스어 -νςς(-genes, "begotten")의 프랑스 접미사 -gen에서 온 언어로 들어갔다. 챕탈의 의미는 질소가 질산의 필수적인 부분이고, 질소는 질소에서 생산된다는 것이었다. 일찍이 niter는 그리스어로 νίτρον(nitron)이라 불리는 이집트어의 "나트론"(탄산수소산염)과 혼동했는데, 그 이름에도 불구하고 질산은 전혀 들어 있지 않았다.^[15]

질소 화합물의 가장 초기 군사, 산업 및 농업 용도는 화약에 가장 두드러지게 사용된 염전계(질산염 또는 질산칼륨)를 사용했으며, 나중에는 비료로 사용했다. 1910년, Rayleigh 경은 질소 가스의 전기 방전이 질소의 단원자 할당 로프인 "활성 질소"를 생산한다는 것을 발견했다.^[16] 그의 기구에 의해 생성된 "밝은 노란 빛의 휘몰아치는 구름"은 폭발성 질화 수은을 생산하기 위해 수은과 반응했다.^[17]

오랫동안, 질소 화합물의 공급원은 제한적이었다. 자연원은 생물학이나 대기 반응에 의해 생성된 질산염의 퇴적물에서 유래한다. 프랭크-카로 공정(1895–1899)과 하버-보쉬 공정(1908–1913)과 같은 산업 공정에 의한 질소 고정은 현재 전 세계 식품 생산의 절반이 합성 질소 수정제에 의존할 정도로 질소 화합물의 부족을 완화시켰다.^[18] 이와 동시에 산업용 질소 고정으로부터 질산염을 생산하기 위해 오스왈드 공정(1902)을 사용함으로써 20세기 세계 대전에서 폭발물 제조에 있어서 질산염을 공급원료로 대규모 산업생산이 가능해졌다.^[19][20]

특성.

아토믹

질소 원자는 7개의 전자를 가지고 있다. 접지 상태에서는 전자 구성 1s2s2p2p2p2p로^2
2
1
_x¹
_y¹
_z 배열된다. 따라서 2s와 2p 궤도에 5개의 발란스 전자를 가지고 있는데, 그 중 3개(p-electron)는 (p-electron)이 손상되지 않았다. 그것은 원소들 중 가장 높은 전기적 특성(폴링 눈금 3.04) 중 하나로 염소(3.16), 산소(3.44), 불소(3.98)만으로 초과된다. (빛 고귀한 가스, 헬륨, 네온, 아르곤도 추정컨대 더 전기적일 것이며, 사실 앨런 눈금이다.)^[21] 주기적인 추세에 따라 오후 71시 1본드 공밸런스 반경은 붕소(84시)와 탄소(76시)보다 작고 산소(66시)와 불소(57시)보다 크다. 질화 음이온 N은³⁻ 146pm으로 산화물(O²⁻:140pm)과 플루오르화(F⁻:133pm) 음이온과 비슷해 훨씬 크다.^[21] 질소의 처음 3개 이온화 에너지는 1.402, 2.856, 4.577 MJ·몰이며⁻¹, 4번째와 5번째의 합은 16.920 MJ·몰이다⁻¹. 이러한 매우 높은 수치 때문에 질소는 단순한 양이온화학이 없다.^[22]

2p 서브셸에 방사형 노드가 없는 것은 특히 질소, 산소, 불소 등 p-블록의 첫 번째 행의 변칙적인 특성 다수를 직접적으로 담당한다. 2p 서브쉘은 매우 작고 2s 쉘과 매우 유사한 반경을 가지고 있어 궤도 잡종을 용이하게 한다. 또한 2s와 2p 껍질에서 핵과 발란스 전자 사이에 매우 큰 정전기력을 발생시켜 매우 높은 전기적 흡수를 초래한다. 고효율성은 2p 원소에서도 거의 알려져 있지 않은데, 이는 높은 전기가중성으로 인해 작은 질소 원자가 전자가 풍부한 3중추 4전자 결합에서 중심 원자가 되기 어렵게 하기 때문이다. 따라서 주기율표에서 그룹 15의 선두에 있는 질소의 위치에도 불구하고, 그것의 화학은 더 무거운 착향료인 인, 비소, 안티몬, 비스무트와는 엄청난 차이를 보인다.^[23]

질소는 피닉토겐 기둥, 인, 비소, 안티몬 및 비스무트 내 수직 인접뿐만 아니라 수평 인접 탄소 및 산소와 유용하게 비교될 수 있다. 리튬에서 산소에 이르는 각 주기 2 원소는 다음 그룹의 주기 3 원소(마그네슘에서 염소까지, 이것들은 대각선 관계라고 알려져 있음)와 일부 유사성을 보이기는 하지만, 이들의 정도는 붕소-실리콘 쌍을 지나 갑자기 떨어진다. 질소와 유황의 유사성은 두 원소가 모두 존재하는 경우 대부분 황질화합물로 제한된다.^[24]

질소는 탄소의 포화도를 공유하지 않는다. 탄소처럼 질소는 금속과 이온성 또는 금속성 화합물을 형성하는 경향이 있다. 질소는 사슬, 그래피티, 풀레네릭 같은 구조를 가진 질소를 포함하여 탄소를 포함한 광범위한 질화물을 형성한다.^[25]

수소 결합에 대한 전기적응력과 응집력이 높고, 단독 전자쌍을 기증해 조정 콤플렉스를 형성하는 능력이 있어 산소와 닮았다. 암모니아 NH와₃ 물 HO의₂ 화학성분 사이에는 몇 가지 유사점이 있다. 예를 들어, 두 화합물의 용량은 NH와₄⁺ HO를₃⁺ 주기 위해 양성되거나 NH와₂⁻ OH를⁻ 주기 위해 감압되어야 하며, 이들 모든 화합물은 고체 화합물에서 격리될 수 있다.^[26]

질소는 p-p_ππ 상호작용을 통해 일반적으로 탄소, 산소 또는 기타 질소 원자와 복수 결합을 형성하는 선호를 수평적 인접 영역과 공유한다.^[24] 따라서₂ 예를 들어 질소는 이원자 분자로 발생하며 따라서 N 분자는 약한 반데르 발 상호 작용에 의해서만 결합되고 상당한 순간 쌍극점을 생성하기 위해 사용할 수 있는 전자가 거의 없기 때문에 나머지 그룹보다 용융(-210 °C)과 비등점(-196 °C)이 매우 낮다. 이것은 수직 이웃에게는 가능하지 않다. 따라서 질소산화물, 질산염, 질산염, 니트로-, 니트로소-, 아조-와 디아조-복합물, 아지드, 시안산염, 티오시아네이트 및 이미노-데리버스는 인, 비소, 안티몬 또는 비스무트와의 메아리를 발견하지 못한다. 그러나 같은 이유로 인산염의 복잡성은 질소와의 메아리를 발견하지 못한다.^[24] 질소와 인은 그 차이를 제쳐두고 서로 광범위한 화합물을 형성한다; 이것들은 체인, 고리, 그리고 케이지 구조를 가지고 있다.^[27]

동위 원소

질소에는 N과 N이라는 두 가지 안정된 동위원소가 있다. 첫째는 천연질소의 99.634%를 차지해 훨씬 흔하고, 둘째(약간 무거운)는 나머지 0.366%를 차지한다. 이것은 약 14.007 u의 원자량으로 이어진다.^[21] 이 두 가지 안정적인 동위원소는 모두 별에서 CNO 사이클로 생산되지만, 중성자 포획이 속도 제한 단계여서 N이 더 흔하다. ¹⁴N은 5개의 안정적인 홀수-오드 핵종(양자와 중성자의 홀수 수를 갖는 핵종) 중 하나이며, 나머지 4개는 H, Li, B, Ta이다.^[28]

N과 N의 상대적 풍부함은 사실상 대기에서 일정하지만 생물학적 리독스 반응에 의한 자연 동위원소 분율과 천연 암모니아나 질산의 증발 때문에 다른 곳에서는 다를 수 있다.^[29] 생물학적으로 매개된 반응(예: 동화, 질소화, 변성화)은 토양 내 질소 역학을 강력하게 제어한다. 이러한 반응은 일반적으로 기질이 N농축되고 제품이 고갈되는 결과를 초래한다.^[30]

무거운 동위원소 N은 인접한 원소 산소와 탄소의 무거운 동위원소가 발견된 직후인 1929년 S. M. Naudé에 의해 처음 발견되었다.^[31] 그것은 모든 동위원소 중에서 가장 낮은 열 중성자 포획 단면 중 하나이다.^[32] 핵자기공명(NMR) 분광법에 자주 사용돼 질소 함유 분자의 구조를 결정하는 데 사용되는데, 이는 단수 핵 스핀으로 선폭이 좁아지는 등 NMR에 유리하다. ¹⁴N은 이론적으로도 사용할 수 있지만 정수의 핵 스핀이 1이므로 4극 모멘트를 가지므로 스펙트럼이 넓어지고 유용성이 떨어진다.^[21] 그럼에도 ¹⁵불구하고 NMR은 보다 일반적인 H와 C NMR 분광법에서는 발생하지 않은 합병증을 가지고 있다. 자연 풍부도가 낮은 N(0.36%)은 감도를 현저히 감소시키는데, 이는 낮은 자석비 때문에만 악화되는 문제(H의 10.14%에 불과하다)이다. 그 결과 H의 신호 대 잡음 비율은 동일한 자기장 강도에서 N의 신호 대 잡음 비보다 약 300배 정도 높다.^[33] 이는 화학 교환 또는 부분 증류에 의한 N의 동위원소 농축에 의해 다소 완화될 수 있다. ¹⁵N-농축 화합물은 대기에서 멀리 떨어져 있어야 하는 수소, 탄소, 산소 동위원소로 표시된 화합물과 달리 표준 조건에서 대기 질소와 질소 원자의 화학적 교환을 거치지 않는다는 장점이 있다.^[21] N:¹⁴N 비는 일반적으로 지질화학, 수문학, 고생물학, 고생물학, 고생물학 분야에서 안정적 동위원소 분석에 사용되는데, 여기서 ΔN이라고¹⁵ 한다.^[34]

N에서 N까지의 범위에 걸쳐 합성적으로 생산된 다른 10개의 동위원소 중 N은 10분의 반감기를 가지며, 나머지 동위원소는 초(¹⁶N과 N) 또는 밀리초의 순서로 반감기를 가진다. 다른 질소 동위원소는 핵 방울선 밖으로 떨어져 양성자나 중성자가 누출될 수 있기 때문에 불가능하다.^[35] 비록 그것의 반감기 여전히, 그리고 또한 그것은은 PET로 현장에서 예를 들어 사이클로트론에서 생산된 것이어야 한다 16O의 양성자 폭격 13N고 알파 입자를 통해 짧은half-life 차이를 감안할 때, 13N이 가장 중요한 질소 방사성 동위 원소, 상대적으로 충분히 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용할이고 오래 사는.[36]

방사성 동위원소 N은 정상운전 중 가압수형 원자로 또는 비등수형 원자로의 냉각재 내 지배적인 방사성핵종이며, 따라서 1차 냉각재계통에서 2차 증기주기까지의 누출을 민감하고 즉각적인 지표로, 그러한 누설에 대한 1차적인 검출 수단이다. O 원자가 중성자를 포획하고 양성자를 배출하는 (n,p) 반응을 통해 O(물 안)에서 생성된다. 약 7.1초의 짧은 반감기를 가지고 있지만,^[35] O로 되돌아가는 동안 고에너지 감마선(5 ~ 7 MeV)을 생성한다.^[35][37] 이 때문에 가압수형 원자로의 1차 냉각재 배관에 대한 접근이 원자로 출력 운전 중에 제한되어야 한다.^[37]

화학 및 화합물

코로프스

활성 질소라고도 알려진 원자 질소는 반응성이 매우 높으며, 세 개의 전자가 손상되지 않은 삼극성 물질이다. 자유 질소 원자는 질화물을 형성하기 위해 대부분의 원소와 쉽게 반응하며, 심지어 두 개의 자유 질소 원자가 충돌하여 흥분된₂ N 분자를 생성할 때에도 이산화탄소와 물과 같은 안정된 분자와 충돌할 때 너무나 많은 에너지를 방출하여 CO와 O 또는 OH와 H와 같은 활성산소로 균질성 핵분열을 일으킬 수 있다. 원자 질소는 0.1~2mmHg의 질소 가스를 통해 방출되는 전기를 통과시켜 준비하는데, 방출이 종료된 후에도 수 분 동안 서서히 여광으로 사라지는 복숭아 황색 방출과 함께 원자 질소를 생산한다.^[24]

원자 질소의 큰 반응성을 감안할 때, 원소 질소는 보통 분자₂ N, 이니트로겐으로 발생한다. 이 분자는 표준 조건에서 무색, 무취, 무미취의 직경 기체로 -210 °C에서 녹고 -196 °C에서 끓는다.^[24] 다이니트로겐은 상온에서는 대부분 비활성화되지만, 그럼에도 불구하고 리튬 금속과 일부 전이 금속 복합체와 반응할 것이다. 이는 NnN 삼중결합이 있다는 점에서 표준 조건에서 이원자 원소들 사이에서 독특한 결합 때문이다. 트리플 본드는 결합 길이가 짧고(이 경우 오후 109.76), 분리에너지(이 경우 945.41 kJ/mol)가 높으며, 따라서 다이니트로겐의 화학적 불활성성을 설명하면서 매우 강하다.^[24]

다른 질소 과점자와 폴리머가 가능할지도 모른다는 이론적인 징후들이 있다. 만약 그것들이 합성될 수 있다면, 그것들은 강력한 추진체나 폭발물로 사용될 수 있는 매우 높은 에너지 밀도를 가진 물질로서 잠재적인 응용을 가질 수 있다.^[38] N=N 이중결합(418kJ⋅mol⁻¹)이나 N–N 단일결합(160kJ⋅mol⁻¹)보다 N=N 이중결합(본드 에너지 946kJ⋅mol⁻¹)이 훨씬 강한 다이니트로겐으로 분해해야 하기 때문이다. 실제로 트리플결합은 단일 결합의 세 배 이상의 에너지를 갖는다. (다원자 할당제를 선호하는 중량의 피닉토균에 대해서는 그 반대다.^[39] 가장 큰 단점은 대부분의 중성 폴리니트로겐이 분해에 대한 큰 장벽이 없을 것으로 예상되며, 몇 가지 예외는 오래되었지만 여전히 알려지지 않은 사면체보다 합성하기가 훨씬 더 어려울 것이라는 점이다. 이것은 잘 특징지어지는 양식과 음이온성 폴리니트로겐스 아지드(N⁻
₃), 펜타제늄(N⁺
₅), 펜타졸라이드(순환 방향제⁻
₅ N)와 대조된다.^[38] 다이아몬드 앤빌 셀에서 생산되는 극도로 높은 압력(110만 atm)과 고온(2000 K)에서는 질소 중합체가 단일 본드 입방 거슈 결정 구조로 들어간다. 이 구조는 다이아몬드와 유사하며, 두 가지 모두 극히 강한 공밸런스 결합을 가지고 있어 '질소 다이아몬드'^[40]라는 별명이 붙었다.

대기압에서 분자 질소는 77K(-195.79°C)에서 응축되고 63K(-210.01°C)^[41]에서 동결되어 베타 육각형 근접 포장 결정 편중성 형태로 된다. 35.4 K(-237.6 °C) 이하의 질소는 입방 결정 편중성 형태(알파 위상이라고 함)^[42]를 가정한다. 액체 질소는 겉보기에는 물을 닮았지만 밀도의 80.8%(비등점에서의 액체 질소 밀도는 0.808g/mL)로 일반적인 극저온이다.^[43] 고체 질소는 많은 결정적인 변화를 가지고 있다. 그것은 명왕성과^[44] 트리톤과 같은 태양계의 외부 달에서 상당한 동적 표면적을 형성한다.^[45] 고형질소의 낮은 온도에서도 그것은 상당히 휘발성이 강하며 대기를 형성하거나 다시 질소 서리로 응축될 수 있다. 그것은 매우 약하고 빙하의 형태로 흐르며 질소 가스의 트리톤 간헐천에서는 극지방의 만년설 지역에서 나온다.^[46]

다이니트로겐 복합체

처음 발견된 이디트로겐 복합체의 예는 [Ru(NH₃)(₅N₂)]²⁺ (오른쪽 그림 참조)이었고, 곧 그러한 복합체들이 많이 발견되었다. 질소 분자가 적어도 한 쌍의 전자를 중앙 금속 양이온에 기증하는 이러한 복합체들은 N이₂ 질소산화물과 하버 공정의 촉매에 어떻게 결합할 수 있는지를 보여준다: 이 과정은 생물학과 수정체 생산에 있어 매우 중요하다.^[47][48]

디니트로겐은 다섯 가지 다른 방법으로 금속과 조정할 수 있다. 더욱 잘 특징지어지는 방법은 질소 원자의 외로운 쌍을 금속 양이온에 기증하는 종단면 M←N≡N(η¹)과 M←N→M(μ, bis-η¹)이다. 덜 특성화된 방법에는 3중 결합의 전자 쌍을 결합 리간드(μ, bis-η) 두 개의 금속 양이온(μ, bis-²)) 또는 단 한 개(η²)에 기증하는 다이니트로겐이 포함된다. 다섯 번째이자 독특한 방법은 브리징 리간드로서 삼중 조율을 수반하는 것으로, 3중 결합(μ-N₃₂)으로부터 3중 전자쌍을 모두 기증한다. 몇 개의 콤플렉스는 복수의₂ N 리간드를 특징으로 하고, 어떤 콤플렉스는 다방면으로 결합된 N을₂ 특징으로 한다. N은₂ 일산화탄소(CO)와 아세틸렌(CH₂₂)을 포함한 등전자로 되어 있기 때문에, 비록 N이₂ CO보다 bonding-도너 및 than-수용체이기는 하지만, 이디로겐 복합체의 결합은