因为体积未知，所以氮气、氢气和空气的重量是无法比较的。
但是三者的摩尔质量可以比较，氮气的是28g/mol，氢气是2g/mol，空气约为29g/mol，因此从摩尔质量的角度来说，氢气小于氮气略小于空气。
因为氮气和空气的摩尔质量十分接近，二者的密度也就十分接近，所以不能用排空气法收集氮气。
常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的质量只有空气的1/14，即在0 ℃时，一个标准大气压下，氢气的密度为0.0899 g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。氢气是相对分子质量最小的物质，主要用作还原剂。
氮气，化学式为N2，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%（体积分数），是空气的主要成份。在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.8℃时，固态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，所以常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。
空气是指地球大气层中的气体混合，为此，空气属于混合物，它主要由 氮气、氧气、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡），二氧化碳以及其他物质（如水蒸气、杂质等）组合而成。其中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）的体积分数约为0.934%，二氧化碳的体积分数约为0.034%，其他物质（如水蒸气、杂质等）的体积分数约为0.002%。空气的成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。
