空气中体积最大的物质是氮气。氮气是氮元素形成的一种单质，化学式为N₂。在常温常压下，它是一种无色无味的惰性气体。氮气只有在高温高压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气，在放电的情况下能和氧气化合生成一氧化氮。氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关，2个N原子以三键结合成为氮气分子，包含1个σ键和2个π键。由于π键的能级比σ键低，打开π键困难，因而使N₂难以参与化学反应。氮是地球上第三丰富的元素，占据大气量的4/5，即占大气的78%以上。工业上，常使用分馏液态空气的方法来获得大量氮气。氮气虽然是一种惰性气体，一般不与其他物质发生反应，但在一定条件下，氮可与碱金属或碱土金属反应，相当于在氮分子的反键分子轨道上填充一个电子。金属的给电子能力越强，反应越易进行。例如，在常温