氮有7個電子，占據2層電子，其中外層電子有5個，余下三個空位。用榫卯結構（卯是安榫頭的孔眼）來說，氮可以形成三個榫卯結構。但對兩個接近的氮原子而言，由于受空間關系的影響，若其中一個榫卯結構完全對準，則另兩個必然會有點歪。在化學理論上，我們把完全對準的榫卯結構叫做σ鍵；沒有完全對準的叫π鍵。由于氮僅有兩層電子，原子半徑還是比較小，引力也較強。氮形成了雙原子分子。分子間引力很微弱，故氮氣為氣體，熔點很低。
氮分子的三個共價鍵被分為一個σ鍵，兩個π鍵。這顯然是不合理的，氮原子外圍的三個空位完全對稱，怎么可能產生不對稱的結果呢。事實上，完全沒有必要非得插準其中一個榫卯結構而插歪另外兩個。可以三個都有點歪但歪得都不多，真正的氮分子就是這樣的。化學上這叫做軌道雜化理論。不過，用σ鍵、π鍵可以很容易的量化共價鍵的強度，故后面我們會繼續使用σ鍵、π鍵的概念。
氮氣分子內有兩個π鍵，相當于榫卯沒有完全插準，還留有空隙，這就給鄰近分子以機會，故氮氣分子間引力較強；氧氣其次；氟分子內由于只有σ鍵，分子間引力最小。故氮、氧、氟熔點依次下降。
現在考慮氮、氧、氟的沸點，考慮到共價鍵帶有方向性，π鍵的漏出效果也有方向性。由于液態可流動，這種效果得到很大削弱。這時由于氧原子半徑小，分子間引力比氮強，故沸點
比氮高。而氟分子間雖然完全沒有π鍵的漏出效果，但原子半徑比氧還小，沸點也比氮高。