メタンの化学的性質、構造および環境への影響に関する総合解説

メタン（独: Methan、英: methane）は、最も単純な構造を持つアルカンであり、1個の炭素原子に4個の水素原子が結合して構成される炭化水素である。分子式は ext{CH}_4 で表され、常温常圧下では無色透明かつ無臭の気体として存在する。天然ガスの主成分であり、都市ガスなどのエネルギー源としても広く利用されている。歴史的には沼から発生することから「沼気（しょうき）」とも呼ばれた。

分子構造と結合様式

メタン分子は、中心に炭素原子が位置し、その周囲を4個の水素原子が取り囲む正四面体構造をとっている。すべての炭素-水素間結合はシグマ結合（ ext{$oldsymbol{ ext{σ}}$}結合）であり、パイ結合は存在しない。炭素原子は ext{sp}^3 混成軌道を取り、結合角は理想的な正四面体角である約109.5°を示す。IUPAC命名法においては「カルバン（carbane）」という組織名が提唱された歴史があるが、現在は非推奨であり「メタン」が優先保存名として用いられている。