甲烷的分子式、电子式和结构式详解
甲烷，俗称沼气或瓦斯，是最简单的有机化合物。其分子式写作 CH₄。这个简洁的式子清晰地表明，一个甲烷分子由一个碳原子（C）和四个氢原子（H）构成。分子式是表示物质分子组成的最基本方式，它告诉我们构成分子的原子种类和数量，是认识一种化合物的起点。
甲烷的电子式与结构式
要深入理解甲烷的结构，需要借助电子式和结构式。甲烷的电子式为 H: C :H，在碳原子周围有四个共用电子对（每个C-H键一对），碳原子本身达到8电子稳定结构。而结构式则直观地展示了原子间的连接方式，通常写作 H-C-H，它用短线“-”代表一对共用电子，即一个共价键。这个平面书写形式虽然显示了原子连接，但并未反映真实的立体构型。
事实上，甲烷分子具有正四面体空间结构。碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点，所有C-H键的键长和键能完全相同，键角均为109°28‘。这种高度对称的结构使得甲烷分子非常稳定。理解甲烷的这些表达方式——从简单的分子式CH₄，到揭示电子分布的电子式，再到展示原子连接和真实空间构型的结构式，是学习有机化学的重要基础，也为理解更复杂的烃类分子铺平了道路。