首先,氮原子具有五个价电子,在其基态下,电子排布为1s² 2s² 2p³。为了达到稳定的八隅体结构,氮原子需要获得三个额外的电子。在自然界中,氮原子倾向于以双原子分子的形式存在,即N₂,这是由于分子间的三重键提供了极高的稳定性。
用电子式表示氮气的形成过程,可以想象两个氮原子各自贡献出一个未成对的p电子,这些电子相互配对形成σ键和π键。具体来说,首先是两个氮原子之间形成一个σ键,接着是两个π键的形成,最终构成了氮气分子中的三重键。这种三重键不仅使氮气分子非常稳定,也使得它在常温常压下难以与其他物质发生反应。
通过这样的电子式表示,我们可以清晰地看到氮气是如何从独立的氮原子逐步结合成稳定分子的过程。这一过程展示了化学键形成的基本原理,同时也解释了为什么氮气能够在大气中保持如此长时间的稳定性。