氮原子的價電子在形成有機胺分子時的雜化軌道和碳原子一樣，有三種形式，即sp、sp2、sp3，但它是不等性雜化。在這三種雜化方式中，隨p電子成分的增加。其活動性增大，易提供電子（易吸引質子），則鹼性強。因此，不同雜化軌道鹼性強弱順序是： sp3＞sp2＞sp
季銨鹼中的氮原子以離子狀態存在，同時含有以負離子形式存在的羥基，故顯強鹼性。
·電效應和鹼性的關係
凡能影響氮原子上的孤對電子對電子云密度分布的因素，都能影響生物鹼的鹼性。
1. 誘導效應：氮原子上的電子云密度受其附近取代基性質的影響。
┌ 供電子基使電子云密度增加，鹼性增強。[例如]（如烷基等）
取代基的影響 ┤
└ 吸電子基使電子云密度減少，鹼性降低。（如芳環、醯基、酯醯基、
醚基、羥基、雙鍵）
雙鍵、羥基的吸電子誘導效應，使生物鹼鹼性減小，具有普遍性。但具有氮雜縮醛結構的生物鹼，常易於質子化而顯強鹼性。如阿替新（pka12·9）。小檗鹼是由醇胺型小檗鹼異構化而來，醇胺型也屬於氮雜縮醛範疇，氮原子上的孤電子對與羥基的c-o單鍵的電子發生轉位，形成穩定的季銨型，而呈強鹼性。
若氮雜縮醛體系中的氮原子處在“橋頭”時不能發生上述質子化，相反，卻因羥基吸電子誘導效應使鹼性降低。如偽士的寧的鹼性小於士的寧既是由於此。
2. 誘導－場效應：當生物鹼分子中不止一個碳原子時，各個氮原子的鹼度是不相同的，即使是雜化形式相同，周圍的化學環境相同的氮也是如此。當分子中一個氮原子質子化，就形成了一個強吸電基團，它對另一個氮原子產生二種降低鹼度的效應，即誘導效應和靜電場效應。誘導效應是通過碳鏈傳遞，隨碳鏈增長而影響降低。靜電場效應是通過空間直接傳遞，故又稱直接效應。當吸電子基團在空間位置上與第二個氮原子相近時，直接效應表現的更為顯著。以上即為誘導-場效應。如無葉豆鹼分子中兩個氮原子的δpka 很大,為8.1（結構中兩個喹喏里西啶n的pka值分別為11.4和3.3）其原因主要是兩個氮原子僅相隔3個碳原子，空間靠得很近這種誘導-場反應的影響。
3. 共軛效應：氮原子的孤電子對與具有π電子的基團相連線時，由於形成ρ-π共軛，使該氮原子的鹼性降低。在生物鹼分子結構中常見的ρ-π共軛體系有苯胺型、醯胺型和烯胺型。
在一些生物鹼分子中存在的烯胺結構，有時是使生物鹼鹼性增加，這是因為這類烯胺結構通常含有下列平衡：
當a中r1和r2為烷基時是叔烯胺，r1或r2中有一個為h時，為仲烯胺，b為a的共軛酸。仲烯胺的共軛酸不穩定，而叔烯胺的共軛酸穩定，平衡向共軛酸方向進行，形成季銨，
鹼性強。有些具有稠環的叔胺生物鹼結構中也有叔烯胺結構，在立體條件許可下，氮原子的孤電子對與雙鍵的π電子能發生轉位時，則生成季銨型的共軛酸，而顯強鹼性，如[蛇根鹼]分子中n4的α、β位有雙鍵，n4形成季銨型，n1為n4的電子接受體，因而鹼性強。但具有此種結構的生物鹼如氮原子處於橋頭，雙鍵不能發生轉位，則氮原子受雙鍵吸電子誘導效應而鹼性降低，如[新士的寧鹼]
如氮上孤電子對與供電子基共軛時，則使鹼性增強。含胍基的生物鹼，由於胍基接受質子形成季銨離子，並具有高度共振穩定性，故顯強鹼性。
在共軛效應中，氮原子的孤電子對的軸必須與共軛雙鍵系統的p電子軸處在同一平面，否則共軛效應減弱。如鄰甲基n，n-二甲基苯胺由於鄰位甲基與氨基的相互排斥，使氮原子的孤電子對與共軛系統的平面扭曲，使共軛效應減弱。