Alkane

Methan

Das einfachste Alkan ist die Verbindung Methan mit der Summenformel CH4.

In der obigen Abbildung sehen wir (a) die Summenformel (b) die Strukturformel (c) ein Stabmodell und (d) ein Kalottenmodell des Methanmoleküls. Wie man leicht sehen kann, hat das Methanmolekül die Form eines Tetraeders: In der Mitte befindet sich das Kohlenstoffatom, und in jeder der vier Ecken ein Wasserstoffatom.

Warum hat das Methanmolekül eine solche regelmäßige Form? Das liegt an dem Kohlenstoffatom selbst. Nach dem Kugelwolkenmodell (siehe -Atombau und Chemische Bindung) besitzt jedes C-Atom vier Kugelwolken, die mit je einem Elektron besetzt sind. Diese Kugelwolken sind tetraederförmig angeordnet. Jede dieser vier Kugelwolken überlappt nun mit der ebenfalls einfach besetzten Kugelwolke eines H-Atoms, und es bilden sich vier kovalente Bindungen, die natürlich tetraederförmig angeordnet sind.

Warum nehmen die Kugelwolken des C-Atoms ausgerechnet eine Tetraederstruktur ein? Hier gibt es eine einleuchtende Erklärung: Wenn man vier Kugelwolken hat, die mit Elektronen besetzt sind, so ist jede Kugelwolke negativ geladen. Die vier negativ geladenen Kugelwolken stoßen sich gegenseitig ab. Jede Kugelwolke will so weit weg wie möglich von den anderen drei Kugelwolken sein. Die optimale Anordnung der vier Kugelwolken ist die Tetraederform.

 

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