Anche se le altre applicazioni sono importanti, la maggior parte dell’azoto elementare viene consumata nella fabbricazione dei composti dell’azoto. Il triplo legame tra gli atomi nelle molecole di azoto è così forte (226 chilocalorie per mole, più del doppio dell’idrogeno molecolare) che è difficile far entrare l’azoto molecolare in altre combinazioni.
Il principale metodo commerciale per fissare l’azoto (incorporare l’azoto elementare nei composti) è il processo Haber-Bosch per sintetizzare l’ammoniaca. Questo processo è stato sviluppato durante la prima guerra mondiale per diminuire la dipendenza della Germania dal nitrato cileno. Implica la sintesi diretta dell’ammoniaca dai suoi elementi.
Grandi quantità di azoto sono usate insieme all’idrogeno per produrre ammoniaca, NH3, un gas incolore con un odore pungente e irritante. Il principale metodo commerciale per sintetizzare l’ammoniaca è il processo Haber-Bosch. L’ammoniaca è uno dei due principali composti azotati del commercio; ha numerosi usi nella fabbricazione di altri importanti composti azotati. Gran parte dell’ammoniaca sintetizzata commercialmente viene convertita in acido nitrico (HNO3) e nitrati, che sono i sali e gli esteri dell’acido nitrico. L’ammoniaca è usata nel processo ammoniaca-soda (processo Solvay) per produrre soda, Na2CO3. L’ammoniaca è anche usata nella preparazione dell’idrazina, N2H4, un liquido incolore usato come combustibile per razzi e in molti processi industriali.
L’acido nitrico è un altro popolare composto commerciale dell’azoto. Un liquido incolore e altamente corrosivo, è molto usato nella produzione di fertilizzanti, coloranti, farmaci ed esplosivi. L’urea (CH4N2O) è la fonte di azoto più comune nei fertilizzanti. Il nitrato di ammonio (NH4NO3), un sale di ammoniaca e acido nitrico, è anche usato come componente azotato dei fertilizzanti artificiali e, combinato con olio combustibile, come esplosivo (ANFO).
Con l’ossigeno, l’azoto forma diversi ossidi, compreso l’ossido nitroso, N2O, in cui l’azoto è nello stato di ossidazione +1; l’ossido nitrico, NO, in cui è nello stato +2; e il diossido di azoto, NO2, in cui è nello stato +4. Molti degli ossidi di azoto sono estremamente volatili e sono fonti primarie di inquinamento nell’atmosfera. Il protossido d’azoto, noto anche come gas esilarante, è talvolta usato come anestetico; quando inalato produce una leggera isteria. L’ossido nitrico reagisce rapidamente con l’ossigeno per formare diossido di azoto marrone, un intermedio nella fabbricazione dell’acido nitrico e un potente agente ossidante utilizzato nei processi chimici e nei combustibili per razzi.
Anche di una certa importanza sono certi nitruri, solidi formati dalla combinazione diretta di metalli con azoto, solitamente a temperature elevate. Essi includono agenti indurenti prodotti quando gli acciai legati sono riscaldati in un’atmosfera di ammoniaca, un processo chiamato nitrurazione. Quelli di boro, titanio, zirconio e tantalio hanno applicazioni speciali. Una forma cristallina di nitruro di boro (BN), per esempio, è dura quasi quanto il diamante e meno facilmente ossidabile ed è quindi utile come abrasivo ad alta temperatura.
I cianuri inorganici contengono il gruppo CN-. Il cianuro di idrogeno, o formonitrile, HCN, è un gas altamente volatile ed estremamente velenoso che viene usato nella fumigazione, nella concentrazione dei minerali e in vari altri processi industriali. Il cianogeno, o ossalonitrile, (CN)2, è anche usato come intermedio chimico e come fumigante.
Gli azidi, che possono essere sia inorganici che organici, sono composti che contengono tre atomi di azoto come gruppo, rappresentato come (-N3). La maggior parte degli azidi sono instabili e molto sensibili agli urti. Alcune di esse, come l’azide di piombo, Pb(N3)2, sono usate nei detonatori e nelle capsule a percussione. Gli azidi, come i composti alogeni, reagiscono facilmente con altre sostanze per spostamento del cosiddetto gruppo azidico e producono molti tipi di composti.
L’azoto forma molte migliaia di composti organici. La maggior parte delle varietà conosciute possono essere considerate come derivate da ammoniaca, acido cianidrico, cianogeno e acido nitroso o nitrico. Le ammine, gli aminoacidi e le ammidi, per esempio, sono derivati o strettamente legati all’ammoniaca. La nitroglicerina e la nitrocellulosa sono esteri dell’acido nitrico. I nitrocomposti sono ottenuti dalla reazione (chiamata nitrazione) tra l’acido nitrico e un composto organico. I nitriti sono derivati dall’acido nitroso (HNO2). I composti nitrosi sono ottenuti dall’azione dell’acido nitroso su un composto organico. Le purine e gli alcaloidi sono composti eterociclici in cui l’azoto sostituisce uno o più atomi di carbonio.