J. H. Van't Hoff y J. A. Lebel propusieron independientemente, en 1874, que el átomo de carbono es tetraédrico; esto es, los cuatro enlaces del carbono deben estar dirigidos hacia los cuatro vértices de un tetraedro imaginario que lo rodea. Esto se ilustra en la figura siguiente, en donde se compara la fórmula de Kekulé para el metano (A) con las representaciones tetraédricas (B y C). En C la línea gruesa se proyecta por delante del papel, la línea a trazos se proyecta hacia detrás del papel y las dos líneas continuas están en el plano del papel. Las investigaciones modernas sobre compuestos orgánicos mediante la técnica de difracción electrónica han confirmado la estructura tridimensional tetraédrica del átomo de carbono y han mostrado que el ángulo de enlace entre dos átomos cualesquiera unidos a un carbono es próximo a 109º 28', el ángulo del tetraedro regular.