アルカンの構造

炭素原子と水素原子を含む化合物は炭化水素と呼ばれます。最も単純な炭化水素であるメタンは、4つの水素原子に結合した4価の炭素原子を持っています。

メタンの水素原子の1つが3つの水素原子に結合した炭素原子に置き換えられると、次の炭化水素であるエタンが形成されます。

メタンとエタンは、アルカンと呼ばれる炭化水素のファミリーに属します。アルカンは単一の共有結合のみを含んでいるため、飽和炭化水素です。

任意のアルカン、例えばエタンでは、炭素原子はsp³混成であり、それらを四面体炭素にする。これらの単独で占められた混成軌道は、隣接する炭素原子のsp³混成軌道と重なり合って、炭素-炭素シグマ結合を形成します。

炭素の他の混成軌道は、各水素原子の1s軌道とシグマ結合を形成します。結合した原子は互いに109.5°の角度にあります。

メタン、エタン、プロパンの3つの単純なアルカンの構造を調べます。メタン、CH₄は、1つの炭素原子と4つの水素原子を持っています。エタン、C₂H₆は、2つの炭素原子と6つの水素原子を持っています。プロパン、C₃H₈は、3つの炭素と8つの水素原子を持っています。

後続の各式には、1つの炭素と2つの水素、つまり、前の式よりもCH₂基が多いことに注意してください。

一般に、n個の炭素原子ごとに、2個のn + 2個の水素原子があります。したがって、アルカンは特徴的な分子式:C_nH_{2n + 2}を有する。

凝縮構造式は、水素結合や炭素-炭素結合への結合を省略することにより、アルカンのルイス構造を単純化します。

炭化水素は、線角または骨格構造を使用して表すこともできます。線は炭素-炭素結合を表し、各頂点と終点は炭素原子を意味します。水素は、明示的には示されていませんが、炭素に結合していると仮定され、それらの原子価を満たしています。