Bien que les autres applications soient importantes, la plus grande partie de l’azote élémentaire est de loin consommée dans la fabrication des composés azotés. La triple liaison entre les atomes des molécules d’azote est si forte (226 kilocalories par mole, plus de deux fois celle de l’hydrogène moléculaire) qu’il est difficile de faire entrer l’azote moléculaire dans d’autres combinaisons.

La principale méthode commerciale de fixation de l’azote (incorporation de l’azote élémentaire dans des composés) est le procédé Haber-Bosch de synthèse de l’ammoniac. Ce procédé a été mis au point pendant la Première Guerre mondiale pour réduire la dépendance de l’Allemagne à l’égard du nitrate chilien. Il implique la synthèse directe de l’ammoniac à partir de ses éléments.

De grandes quantités d’azote sont utilisées avec de l’hydrogène pour produire de l’ammoniac, NH3, un gaz incolore à l’odeur piquante et irritante. La principale méthode commerciale de synthèse de l’ammoniac est le procédé Haber-Bosch. L’ammoniac est l’un des deux principaux composés azotés du commerce ; il a de nombreuses utilisations dans la fabrication d’autres composés azotés importants. Une grande partie de l’ammoniac synthétisé commercialement est converti en acide nitrique (HNO3) et en nitrates, qui sont les sels et les esters de l’acide nitrique. L’ammoniac est utilisé dans le procédé ammoniaque-soude (procédé Solvay) pour produire du carbonate de soude, Na2CO3. L’ammoniac est également utilisé dans la préparation de l’hydrazine, N2H4, un liquide incolore utilisé comme carburant de fusée et dans de nombreux procédés industriels.

L’acide nitrique est un autre composé commercial populaire de l’azote. Liquide incolore et très corrosif, il est très utilisé dans la production d’engrais, de teintures, de médicaments et d’explosifs. L’urée (CH4N2O) est la source d’azote la plus courante dans les engrais. Le nitrate d’ammonium (NH4NO3), un sel d’ammoniac et d’acide nitrique, est également utilisé comme composant azoté des engrais artificiels et, combiné au mazout, comme explosif (ANFO).

Avec l’oxygène, l’azote forme plusieurs oxydes, notamment le protoxyde d’azote, N2O, dans lequel l’azote est à l’état d’oxydation +1 ; le protoxyde d’azote, NO, dans lequel il est à l’état +2 ; et le dioxyde d’azote, NO2, dans lequel il est à l’état +4. Bon nombre des oxydes d’azote sont extrêmement volatils ; ils constituent des sources de pollution de premier ordre dans l’atmosphère. L’oxyde nitreux, également connu sous le nom de gaz hilarant, est parfois utilisé comme anesthésique ; lorsqu’il est inhalé, il provoque une légère hystérie. L’oxyde nitrique réagit rapidement avec l’oxygène pour former du dioxyde d’azote brun, un intermédiaire dans la fabrication de l’acide nitrique et un puissant agent oxydant utilisé dans les procédés chimiques et les carburants de fusée.

Aussi d’une certaine importance sont certains nitrures, des solides formés par la combinaison directe de métaux avec de l’azote, généralement à des températures élevées. Ils comprennent les agents de durcissement produits lorsque les aciers alliés sont chauffés dans une atmosphère d’ammoniac, un processus appelé nitruration. Ceux du bore, du titane, du zirconium et du tantale ont des applications particulières. Une forme cristalline de nitrure de bore (BN), par exemple, est presque aussi dure que le diamant et moins facilement oxydée et est donc utile comme abrasif à haute température.

Les cyanures inorganiques contiennent le groupe CN-. Le cyanure d’hydrogène, ou formonitrile, HCN, est un gaz très volatil et extrêmement toxique qui est utilisé dans la fumigation, la concentration des minerais et divers autres procédés industriels. Le cyanogène, ou oxalonitrile, (CN)2, est également utilisé comme intermédiaire chimique et comme fumigant.

Les azides, qui peuvent être inorganiques ou organiques, sont des composés qui contiennent trois atomes d’azote sous forme de groupe, représentés par (-N3). La plupart des azides sont instables et très sensibles aux chocs. Certains d’entre eux, comme l’azoture de plomb, Pb(N3)2, sont utilisés dans les détonateurs et les amorces à percussion. Les azides, comme les composés halogénés, réagissent facilement avec d’autres substances par déplacement du groupe dit azide et donnent de nombreux types de composés.

L’azote forme plusieurs milliers de composés organiques. La plupart des variétés connues peuvent être considérées comme dérivées de l’ammoniac, du cyanure d’hydrogène, du cyanogène et de l’acide nitreux ou nitrique. Les amines, les acides aminés et les amides, par exemple, sont dérivés de l’ammoniac ou lui sont étroitement liés. La nitroglycérine et la nitrocellulose sont des esters de l’acide nitrique. Les composés nitrés sont obtenus par la réaction (appelée nitration) entre l’acide nitrique et un composé organique. Les nitrites sont dérivés de l’acide nitreux (HNO2). Les composés nitroso sont obtenus par l’action de l’acide nitreux sur un composé organique. Les purines et les alcaloïdes sont des composés hétérocycliques dans lesquels l’azote remplace un ou plusieurs atomes de carbone.