1. Ickepolär natur: Kväve är en opolär molekyl, vilket betyder att den saknar en betydande elektrisk laddning. Vatten, å andra sidan, är en polär molekyl med en partiell positiv laddning på väteatomerna och en partiell negativ laddning på syreatomen. Opolära molekyler interagerar i allmänhet inte starkt med polära molekyler, vilket leder till begränsad löslighet.
2. Starka intermolekylära krafter: Kvävemolekyler har starka intermolekylära krafter som kallas van der Waals-krafter. Dessa krafter uppstår från attraktionen mellan de svagt positiva och negativa regionerna hos angränsande molekyler. Styrkan hos dessa krafter mellan kvävemolekyler håller dem tätt packade tillsammans, vilket minskar förmågan hos vattenmolekyler att penetrera och lösa upp kvävgas.
3. Låg polariserbarhet: Polariserbarhet hänvisar till en molekyls förmåga att förvränga sitt elektronmoln som svar på ett elektriskt fält. Kvävemolekyler har låg polariserbarhet, vilket innebär att de inte lätt deformeras eller förvrängs av vattenmolekylernas elektriska fält. Detta försvagar ytterligare interaktionerna mellan kväve och vatten, vilket resulterar i minskad löslighet.
4. Hög kokpunkt: Kväve har en relativt hög kokpunkt (-195,8°C) jämfört med andra gaser som syre och koldioxid. Ett ämnes kokpunkt är en indikator på styrkan hos dess intermolekylära krafter. Den högre kokpunkten för kväve antyder starkare intermolekylära krafter, vilket gör det mindre benäget att lösas upp i vatten.
5. Hydrationsenergi: Hydrationsenergi hänvisar till den energi som frigörs när joner eller polära molekyler interagerar med vattenmolekyler och blir omgivna av ett hydreringsskal. Kväve, som är en opolär molekyl, genomgår inte någon betydande hydrering. Bristen på gynnsamma hydratiseringsinteraktioner bidrar ytterligare till dess låga löslighet i vatten.
I motsats till kväve är gaser som syre och koldioxid mer lösliga i vatten på grund av deras högre polaritet, svagare intermolekylära krafter, lägre kokpunkter och mer gynnsamma vätskeinteraktioner.
