Строение и свойства соединений азота определяются характером его химических связей и типом гибридизации, влияющей на форму молекулы и электронные эффекты ее фрагментов.
На внешнем электронном уровне атом азота имеет три атомные орбитали, которые содержат по одному электрону, и одну АО, занятую двумя электронами. Три одноэлектронные АО азота могут участвовать в образовании трех ковалентных связей с другими атомами по обменному механизму.При обменном механизме образования ковалентной связи участвуют одноэлектронные атомные орбитали связываемых атомов, т.е. каждый из атомов предоставляет в общее пользование по одному электрону. При этом азот проявляет валентность 3 и имеет неподеленную электронную пару (на четвертой АО). Такой атом может выступать донором пары электронов, образуя четвертую связь по донорно-акцепторному механизму:При донорно-акцепторном механизме образование связи происходит за счет перекрывания двухэлектронной атомной орбитали атома-донора и вакантной орбитали атома-акцептора.

В этом случае азот приобретает максимальную валентность 4. Четырехвалентный азот в аммониевых ионах несет на себе положительный заряд и может участвовать в образовании ионной связи (подобно иону аммония [NH₄]⁺): По донорно-акцепторному типу (также за счет электронной пары азота) образуется связь N⁺–O^– в нитрогруппе: Связь N⁺–O^– формально является семиполярной. Однако вследствие сопряжения O(sp²)-N(sp²)-O(sp²), как показано выше, обе связи азот-кислород равноценны.

Таким образом, азот может проявлять валентность 3 или 4 и при различной гибридизации образовывать разнообразные связи с другими атомами. Химические связи азота с водородом, углеродом и кислородом

Из значений электроотрицательностей азота (3,0), водорода (2,1), углерода (2,5) и кислорода (3,5) следует, что связи азота с водородом, кислородом или углеродом являются ковалентными полярными.
В связях трехвалентного азота с углеродом или водородом электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому азота, создавая на нем частичный отрицательный заряд (δ–), а на углероде или водороде – частичный положительный (δ+). Связи с четырехвалентным азотом, несущим положительный заряд, отличаются более высокой полярностью. Электроны связи азота с кислородом, напротив, смещены от атома азота к кислороду, электроотрицательность которого выше. Характер химических связей и распределение электронной плотности на атомах в молекуле определяют свойства вещества и его поведение в химических реакциях.

• Полярность связей азота с водородом, кислородом и углеродом способствует их гетеролитическому разрыву. Следовательно, реакции с участием этих связей будут происходить преимущественно по ионному механизму.
• Соединения, содержащие атом азота с неподеленной электронной парой, могут проявлять свойства оснований (присоединять протон) и нуклеофильных реагентов (отдавать электронную пару на связь с углеродом).
• Молекулы с полярными группами N–Н, способны к образованию водородных связей, от которых зависят физические свойства вещества
.