Methan (mimo chemii dle PČP metan) neboli podle systematického názvosloví karbanje nejjednodušší alkan, a tedy i nejjednodušší stabilní uhlovodík vůbec. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch (relativní hustota 0,55 při 20 °C).

Hlavním zdrojem methanu je přírodní surovina zemní plyn. Přímá příprava sloučením uhlíku s vodíkem je prakticky nemožná, vzhledem k tomu, že by uhlík musel být nejprve převeden do plynného stavu. Teoreticky však lze methan připravit dvoustupňovou syntézou přes sirouhlík

C + 2 S → CS₂,

který pak reakcí se sulfanem (sirovodíkem) a mědí dá methan

CS₂ + 2 H₂S + 8 Cu → CH₄ + 4 Cu₂S.

Jinou možností je reakce karbidu hliníku s vodou

Al₄C₃ + 12 H₂O → 3 CH₄ + 4 Al(OH)₃.

Laboratorně se dá připravit žíháním směsi octanu sodného s hydroxidem sodným(natronovým vápnem)

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃.

Molekula methanu má symetrii pravidelného čtyřstěnu (bodová grupa symetrie T_d), v jehož těžišti se nachází uhlíkový atom a v jehož vrcholech se nacházejí vodíkové atomy. Díky této vysoké symetrii je celkově molekula methanu nepolární, přestože vazby H–C slabou polaritu vykazují.

Methan může reagovat explozivně s kyslíkem

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.

Bod samozážehu je sice velmi vysoký (595 °C, teplota vznícení při koncentraci 8,5 % je 537 °C), ale stačí např. elektrická jiskra nebo otevřený plamen a směs methanu se vzduchem může být přivedena k výbuchu (minimální iniciační energie je 0,28 mJ). Přitom meze výbušnosti jsou značně velké, od 4,4 do 15 objemových procent. Proto je nezbytně nutné průběžně sledovat koncentraci methanu (důlního plynu) v uhelných dolech, aby se předešlo katastrofám. Podobně prudce může methan reagovat i s plynným chlorem, je-li reakce iniciována prudkým zahřátím. Za normální teploty probíhá pomalu čtyřstupňově za vzniku chlorovaných derivátů methanu

1. CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl,
2. CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl,
3. CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl,
4. CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl.

Podobně reaguje i s jinými halogeny. Jinak je málo reaktivní.

Dokonalé hoření methanu

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Nedokonalé hoření methanu

CH₄ + O₂ → 2H₂O + C, nebo

2CH₄ + 3O₂ → 4H₂O + 2CO

Methan se přirozeně vyskytuje na Zemi:

• v atmosféře, kam se dostává zejména jako produkt rozkladu látek biogenního původu (bioplyn), nebo jako produkt metabolismu velkých přežvýkavců, také z termitišť a z rýžovišť.
• v podzemí:
  • jako hlavní složka zemního plynu
  • jako součást důlního plynu v dolech
  • rozpuštěný v ropě
• rozpuštěný ve vodě některých jezer, zvláště v Africe (např. jezero Kivu mezi Rwandou a Kongem)
• tvoří bublinky pod ledem rozmrzajícího permafrostu, například na Sibiři

Ve vesmíru byl nalezen v plynných mračnech v mezihvězdném prostoru.

Dále je obsažen v atmosférách velkých planet (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) sluneční soustavy. V pevném stavu je součástí tzv. ledových měsíců velkých planet a tvoří zřejmě nezanedbatelnou část hmoty transneptunických těles, případně je vysrážen ve formě ledu nebo jinovatky na jejich povrchu (např. Pluto). Byl také prokázán v komách komet.

Na Zemi pochází asi 90 % metanu z produkce živých organismů, menší část vzniká při geologických aktivitách (např. tavením magmatu). Mezi přírodní zdroje patří mokřady (hnilobné procesy), lesy, mořské ekosystémy a také mikroorganismy v trávicím ústrojí živočichů (například archea v trávicím traktu skotu). Dalším zdrojem je těžba a spalování fosilních paliv, zemědělství (chov skotu) a skládky.

Podle studie z Institutu pro arktický a alpinský výzkum z roku 2024 jsou za růst koncentrace metanu v atmosféře Země v posledních letech zodpovědné mikroorganismy a nikoliv fosilní paliva. Původně bylo odhadováno, že fosilní zdroje mohou až za 30 % produkce, což studie zpochybňuje na základě obsahu izotopu uhlíku ¹³C. Zda zvýšení produkce metanu z mikrobiálních zdrojů je přírodního původu nebo důsledek lidské činnost, zatím není jasné.

Ve vesmíru však bez dalších podkladů nelze původ metanu prokázat. Zprávy některých médií, které z objevu metanu usuzují na existenci života ve vesmíru, jsou proto považovány za nepodložené.

Hlavní oblastí použití methanu je energetika, kde slouží ve směsi s jinými uhlovodíky jako plynné palivo. V automobilové dopravě představuje jednu z pohonných látek, pod označením CNG(Compressed Natural Gas), stlačený zemní plyn, jehož hlavní složku tvoří právě methan.

Methan je spolu s kyslíkem používán jako palivo pro raketové motory vesmírné lodi Starship.

V chemickém průmyslu se používá především k výrobě oxidu uhličitého dokonalým spalováním se vzduchem a při nedokonalém spalování k výrobě sazí používaných jako plnidlo a barvivo v gumárenském průmyslu. Pyrolýzou (tepelným rozkladem) za nepřístupu vzduchu se vyrábí ethyn (acetylen) a vodík.

Vzhledem k tomu, že methan silně absorbuje infračervené záření, patří mezi významné skleníkové plyny zvyšující teplotu zemské atmosféry (je přibližně 20krát účinnější než oxid uhličitý, ale jeho obsah v atmosféře je oproti tomu asi 200krát menší než u oxidu uhličitého: 0,0002 % methanu a 0,04 % oxidu uhličitého, takže jeho vliv je přibližně 10krát menší). Metan se v atmosféře rozpadá během 10 až 12 let, takže jeho působení je sice intenzivnější než CO₂, ale krátkodobější.

Produkují ho (prostřednictvím mikrobů) hlavně mokřady, dále hospodářská zvířata a v menší míře průmysl a skládky. Významným producentem jsou ale i jezera a fjordy. Byly objeveny i další zdroje: mořští mlži, či některé ledovce. Produkují ho i stromy. Zhruba polovina emisí methanu je z vodních ekosystémů. Studie dříve uvažovaly, že vlivem globálního oteplování se bude methan uvolňovat i z oceánu či tundry; nejnovější výzkumy však ukazují, že tomu tak být nemusí. Uvolňování metanu se také nadhodnocovalo

Methan je v atmosféře oxidován především působením hydroxylových radikálů. Dosavadní scénáře budoucího vývoje klimatu vycházejí z představy, že spolu s nárůstem koncentrace metanu bude v množství hydroxylových radikálů v atmosféře ubývat. Dlouhodobé sledování troposféry podalo důkaz, že koncentrace radikálu OH neklesají. Jeho molekuly opětovně vznikají působením slunečního záření. Jedním zdrojem jsou oxidy dusíku, druhým pak vodní páraa ozon za přispění ultrafialového záření v nižších vrstvách atmosféry.

Methan
Strukturní vzorec
Tyčinkový model
Kalotový model
Obecné
Systematický název	methan
Triviální název	bahenní plyn
Ostatní názvy	metan
Sumární vzorec	CH4
Vzhled	bezbarvý plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS	74-82-8
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	200-812-7
Indexové číslo	601-001-00-4
Vlastnosti
Molární hmotnost	16,042 6 g/mol
Teplota tání	−182,5 °C
Teplota varu	−161,6 °C
Hustota	0,676 kg/m3 (plyn, 21 °C, 1 013 hPa) 0,422 62 g/cm3(kapalina, −161,6 °C, 1 013 hPa)
Kritická teplota Tk	−82,7 °C
Kritický tlak pk	4,596 MPa
Rozpustnost ve vodě	0,22 mg/l (20 °C)
Struktura
Dipólový moment	0
Bezpečnost
GHS02 Nebezpečí
H-věty	H220
R-věty	R12
S-věty	(S2) S9 S16 S33
NFPA 704	4 1 0
Teplota vzplanutí	−188 °C
Teplota vznícení	600 °C
Meze výbušnosti	5–15 %
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).