El nitrógeno es el elemento más abundante de la atmósfera terrestre, ya que constituye aproximadamente el 78 por ciento del aire en volumen. A temperatura ambiente es un gas incoloro e inodoro con una densidad de unos 1,251 g/L; como el triple enlace N≡N es extremadamente fuerte, su química es notablemente estable. Su mayor papel industrial es como materia prima de la síntesis de amoníaco: el nitrógeno puro obtenido por separación del aire, junto con el hidrógeno, entra en el bucle Haber-Bosch y se convierte en amoníaco y después en urea, nitrato de amonio y fertilizantes compuestos que sostienen la agricultura mundial. El nitrógeno líquido, a unos −196 °C, es el criógeno más barato y disponible y se usa mucho para la congelación rápida de alimentos, la conservación a largo plazo de muestras biológicas y de espermatozoides y óvulos, la crioterapia hospitalaria y los cables superconductores y experimentos criogénicos.
En las industrias química, electrónica y alimentaria, el nitrógeno se emplea mucho como gas de protección inerte por su estabilidad: para evitar la oxidación de materiales inflamables o explosivos, proteger el polisilicio y las fibras ópticas de la contaminación por oxígeno a alta temperatura y evitar el enranciamiento y la decoloración de aceites y pigmentos en aperitivos envasados y leche en polvo. En la siderurgia y la metalurgia, los convertidores de soplado combinado usan nitrógeno para agitar el acero fundido y mejorar la uniformidad de su composición. En el refino de petróleo y el transporte por tubería, el nitrógeno purga y desplaza los gases inflamables para hacer más segura la inspección y el mantenimiento. En los neumáticos y los sistemas de combustible de las aeronaves, el inflado con nitrógeno reduce la corrosión oxidativa y el riesgo de deflagración provocados por el oxígeno y la humedad. Se elige el nitrógeno precisamente porque su suministro es casi ilimitado, es barato e inerte y puede licuarse para obtener un criógeno económico.
El óxido nitroso (N2O), o gas hilarante, se usó históricamente como anestésico inhalado en odontología y cirugía; hoy se emplea más como fuente de nitruro de silicio en los procesos CVD de semiconductores, como oxidante de cohetes, en sistemas de inyección de nitro para competición y, en pequeñas cantidades, como propelente de nata montada. El amoníaco (NH3) va más allá de los fertilizantes y es la materia prima del ácido nítrico, la sosa, la urea, el acrilonitrilo y numerosas aminas; el amoníaco líquido es también refrigerante en grandes plantas frigoríficas y centrales térmicas y agente reductor en la reducción catalítica selectiva de los NOx de los gases de combustión. El ácido nítrico (HNO3) es uno de los ácidos fuertes industriales más importantes, se usa para fabricar fertilizantes nitrogenados, explosivos, recubrimientos nitro y ácido adípico, y es materia prima clave de la petroquímica, la producción de defensa y la refinación de metales preciosos; el ácido nítrico diluido es además un reactivo de decapado oxidante habitual en el laboratorio.
