Gli atomi di carbonio hanno solo quattro legami semplici e sono quindi ibridatisp3; ciascuno di essi ha attorno a sé l'altro carbonio e treidrogeni in un ambiente tetraedrico. La struttura di equilibrio della molecola dell'etano in fase gassosa è stata studiata attraverso laspettroscopia rotazionale nella regione dellemicroonde e con la tecnica della diffrazione elettronica. Sono così state ricavate distanze ed angoli di legame con notevole precisione. Dalle microonde risulta:
La rotazione attorno ad un legame semplice è in genere possibile, anche se questo implica per la molecola superare una barriera energetica (tensione torsionale). Nell'etano atemperatura ambiente e anche molto minore la barriera per la rotazione deimetili attorno all'asse del legame C–C è relativamente piccola, circa 12 kJ/mol, il che permette alla molecola di etano di assumere tutte le conformazioni possibili tra due estreme in funzione dell'angolo di rotazione (angolo di torsione[4]). La conformazione detta eclissata, con l'angolo diedro HCCH di 0°, è la meno stabile ed ha simmetriaD3h;[5] quella detta sfalsata, con l'angolo diedro HCCH di 60°, è la più stabile (è il minimo dienergia potenziale) ed ha simmetriaD3d.[5] L'instabilità della forma eclissata deriva principalmente dalla reciproca repulsione deglielettroni di legame (legami C-H) che in questa conformazione sono disposti reciprocamente a distanze minime e in parte dalle repulsioni deinuclei degli atomi di idrogeno, che non hanno gusci sottostanti di elettroni.[6] Tuttavia, la situazione sembra essere più complessa[7] e nella stabilizzazione della forma sfalsata gioca un ruolo non proprio secondario l'iperconiugazione.[8][9] A temperatura ambiente la rotazione è praticamente libera e la forma sfalsata prevale sulla eclissata per il 99%.
Unamolecola di etano osservata lungo il legame C-C: conformazione eclissata e conformazione sfalsata
Animazione delle modificazioni conformazionali dell'etano
