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Kohlenstoff als Element der IV. Hauptgruppe bildet fast ausschließlich polare Atombindungen zu anderen Partnern aus. Dabei entsteht eine Vielzahl von Molekülverbindungen, angefangen von den Kohlenwasserstoffen über die ungeheure Vielfalt der anderen organischen Verbindungen bis hin zu den anorganischen Kohlenstoffoxiden. Kohlenstoffverbindungen spielen eine wichtige Rolle in der Natur (z. B. Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße als Grundbausteine des Lebens), in der Umweltchemie (z. B. das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid), im Alltag (z. B. organische Säuren als Konservierungsmittel) und in der Technik (z. B. Erdölprodukte oder Werkstoffe).

Alkane bestehen aus den zwei Elementen Kohlenstoff und Wasserstoff. In ihren Molekülen bilden die Valenzelektronen aller Kohlenstoffatome mit dem Valenzelektronen eines Wasserstoffatoms oder eines anderen Kohlenstoffatoms ein gemeinsames Elektronenpaar. Trotz der relativ einfachen Struktur gibt es unzählige verschiedene Alkane.

Einige sind gasförmig, andere sind flüssig, dickflüssig oder sogar wachsartig bis fest. Sie bilden kürzere oder längere, weit verzweigte aber ebenso auch unverzweigte Ketten aus. In der Natur kommen sie neben einigen anderen Kohlenwasserstoffen im Erdöl und im Erdgas vor, man kann sie aber auch gezielt herstellen.

Methan ist die organische Verbindung mit der einfachsten Struktur. Die Moleküle sind aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen aufgebaut. Methan ist das erste Glied der homologen Reihe der Alkane.
Das Gas ist Hauptbestandteil des Erdgases und wird hauptsächlich als Energieträger verwendet. Außerdem nutzt man es als Ausgangsstoff zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Halogenalkanen.

Methan ist immer für eine Überraschung gut, ob es als Sumpfgas für Legenden von Irrlichtern sorgte, als schlagende Wetter den Schrecken von Bergbauarbeitern bildet oder als Methanhydrat einerseits Euphorie, andererseits Befürchtungen um unser Klima auslöst.