其名烷[9]雖為《集韻》裏收錄的字，讀音同「完」，但化學家取「碳」右下角的「火」，加上「完」也造出此同形異義字；「碳」表示其結構中含有碳，而「完」表示其分子結構中碳原子化合價完足的意思[10]。
性質概論
烷類皆難溶於水，在完全燃燒下可轉化為二氧化碳和水[11]，反應式如下：
烷類會因組合結構的不同，其性質可能會有極大的差異。若結構相似，則性質相近；若結構不同，性質不同。[11] 正因此，烷類種類繁多；但也由此許多化學式相同的物質，其性質不相同。如戊烷（C
5H
12）[12]：
物理性質
烷烴有許多物理性質：
- 密度皆小於1*10^3kg/m^3。即密度小於4攝氏度的水（常壓）
- 不溶於水，但溶於有機溶劑。
- 熔點與沸點隨著分子量增大和碳鏈增長而升高，同碳數的烷烴，支鏈越多沸點越低。
- 一般情況下，碳數小於5的烷類（甲烷到丁烷）為氣態，5-16之間的烷類（戊烷到十六烷）為液態，17個碳（十七烷）及以上的烷類為固態(十七烷的熔點為21～23℃）。[16]
| 烷烴 | 化學式 | 沸點 [°C] | 熔點 [°C] | 20 °C下的狀態 | 密度 [g·cm3] |
| 甲烷 | CH4 | -162 | -182.5 | 氣體 | 0.000656 |
| 乙烷 | C2H6 | -89 | -182.8 | 氣體 | 0.00126 |
| 丙烷 | C3H8 | -42 | -187.7 | 氣體 | 0.00201 |
| 丁烷 | C4H10 | 0 | -138.0 | 氣體 | 0.00248 |
| 戊烷 | C5H12[17] | 35.2 [17] | -130 [17] | 液體 [17] | 0.649 [17] |
| 己烷 | C6H14 | 69 | -95 | 液體 | 0.659 |
| 庚烷 | C7H16[18] | 98.8 [18] | -91 [18] | 液體 [18] | 0.695 [18] |
| 辛烷 | C8H18[19] | 126 [19] | -57 [18] | 液體 [18] | 0.708 [18] |
| 壬烷 | C9H20[20] | 151.7 [20] | -53 [20] | 液體 [20] | 0.724 [20] |
| 癸烷 | C10H22 [21] | 174.9 [21] | -30 [21] | 液體 [21] | 0.734 [21] |
| 十一烷 | C11H24[22] | 196.3 [22] | -26 [22] | 液體 [22] | 0.743 [22] |
| 十二烷 | C12H26[23] | 216 [23] | -12 [23] | 液體 [23] | 0.753 [23] |
| 十六烷 | C16H34 | 287 | 18 | 液體[24] | 0.773 |
| 十七烷 | C17H36 | 302.2 | 22 | 固體 | 0.777[25] |
| 二十烷 | C20H42[26] | 343.4 [26] | 37 [26] | 固體 | 0.787 [26] |
| 三十烷 | C30H62 | 449.7 | 66 | 固體 | 0.810 |
| 四十烷 | C40H82 | 523.88[27] | 82 | 固體 | 0.817 |
| 五十烷 | C50H102 | 575 | 91 | 固體 | 0.824 |
化學性質
在正常情況下，烷烴性質很穩定，因為碳－氫鍵和碳－碳鍵相對穩定，難以斷裂[28] 、以及烷烴不會搶奪官能團，所以不容易發生反應（如：不能使酸性高錳酸鉀褪色；不能使溴水褪色），除了下面三種反應，小分子的烷烴幾乎不能進行其他反應。但支鏈多的烷烴，鍵角可能不同於即109.5度，導致其容易發生反應。
反應通式： CnH2n+2 + (3n+1)÷2 O2 → n CO2+ n+1 H2O
所有的烷烴都能燃燒，而且反應放熱極多[29]。烷烴完全燃燒生成CO2和H2O[11]。如果O2的量不足，就會產生有毒氣體一氧化碳（CO），甚至炭黑（C）[30]。（純淨的烷烴燃燒沒有特殊的顏色，一般完全燃燒為淡藍色，不完全燃燒為黃色或黃白色。）
以甲烷為例：
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
O2供應不足時，反應如下：
- 2CH4 + 3 O2 → 2CO + 4 H2O
- CH4 + O2 → C + 2 H2O
分子量大的烷烴經常不能夠完全燃燒，它們在燃燒時會有黑煙產生，就是炭黑。
反應通式：[註 1]
由於烷烴的結構太牢固，一般的有機反應不能進行。烷烴的鹵代反應是一種自由基取代反應，反應的起始需要光能來產生自由基。
以下是甲烷被鹵代的步驟。這個高度放熱的反應可以引起爆炸。
- 鏈引發階段：在紫外線的催化下形成兩個Cl的自由基
- Cl2 → Cl* / *Cl
- 鏈增長階段：一個H原子從甲烷中脫離；CH3Cl開始形成。
- CH4 + Cl*→ CH3* + HCl （慢）
- CH3* + Cl2 → CH3Cl + Cl*
- 鏈終止階段：兩個自由基重新組合
- Cl* 和 Cl*, 或
- R* 和 Cl*, 或
- CH3* 和 CH3*.[31]
裂化反應是大分子烴在高溫、高壓或有催化劑的條件下，分裂成小分子烴的過程。裂化反應屬於消去反應，因此烷烴的裂化總是生成烯烴。如十六烷(C16H34)經裂化可得到辛烷(C8H18)和辛烯(C8H16)。
由於每個鍵的環境不同，斷裂的機率也就不同，下面以丁烷的裂化為例討論這一點：
- CH3-CH2-CH2-CH3 → CH4 + CH2=CH-CH3
- 過程中CH3-CH2鍵斷裂，可能性為48%；
- CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH2=CH2
- 過程中CH2-CH2鍵斷裂，可能性為38%；
- CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2
- 過程中C-H鍵斷裂，可能性為14%。[31]
裂化反應中，不同的條件能引發不同的機理，但反應過程類似。熱分解過程中有碳自由基產生，催化裂化過程中產生碳正離子和氫負離子。這些極不穩定的中間體經過重排、鍵的斷裂、氫的轉移等步驟形成穩定的小分子烴。
在工業中，深度的裂化叫做裂解，裂解的產物都是氣體，稱為裂解氣。
命名
烷類的命名多採IUPAC命名法。
命名烷類的首要步驟是分析其為環狀亦或是鏈狀，再進行命名步驟。[32]
化學通式：C
nH
2n+2[33]
鏈烷烴的命名步驟為：
- 找出最長的碳鏈當主鏈，依碳數命名主鏈，前十個以天干[註 2]代表碳數，碳數多於十個時，以中文數字命名，如：十一烷。
- 從最近的取代基位置編號：1、2、3...(使取代基的位置數字越小越好)。以數字代表取代基的位置。數字與中文數字之間以 - 隔開。
- 有多個取代基時，以取代基數字最小且最長的碳鏈當主鏈，並依甲基、乙基、丙基的順序列出所有取代基。
- 有兩個以上的取代基相同時，在取代基前面加入中文數字：一、二、三...，如：二甲基，其位置以「,」（逗號）隔開，一起列於取代基前面。
因為烷類一般簡單，故亦會使用「正、異、新」去區隔同樣化學式的烷類。IUPAC也曾推薦過此種命名方式[34]。例如己烷命名方式：
化學通式：C
nH
2(n+1-g)[註 3]
簡單的環烷烴的命名方式基本上和烷類方式相同，僅需在前添加一環字，以做識別。例如環丙烷：
3H
6[38]
除非有俗名，否則具多環的環烷烴如橋環烷烴及螺環烷烴的命名較為複雜。名字包括表示環數量的前綴（如「二環」）、各環內碳原子總數的後綴以及表示各端點之間碳原子數的數字前綴（表示於中括號內。多個環公用的碳原子，即橋頭碳不計入內）。 如例一、例二：
heptane.svg)
這個環烷總碳數為七，由兩個環組成，尾為「庚烷」，頭為「雙環」。兩個被共用的碳原子間有三個連接路線：一為五元環的部分，共三個碳（兩個橋頭碳不計入內，下同）；二為四元環的部分，共二個碳；三為兩環之間共用的邊綫，只由兩橋頭碳直接連結，中間沒有碳。由此得出中括號內的數字（以降序表示數字之間用點分隔），[3.2.0]。故上圖的環烷名為二環[3.2.0]庚烷，而數字的個數總比環數多一個（在此有兩個環及三個數字）。「[3.2.0]二環庚烷」亦可接受，但環上有取代基時「二環[3.2.0]庚烷」有保留前面的位置的好處，方便加上其他含數字的前綴，以符合IUPAC命名常規。
上圖環烷總碳數為七，全為單鍵，詞尾為庚烷；兩共用碳間有兩對二碳碳鏈，也被一個碳原子連接着，故詞尾之前的數字前綴為[2,2,1]（共用碳不計入內）；這個環烷由兩個環組成，故前綴為「雙環」，最後得出「雙環[2.2.1]庚烷」。
出於化工習慣，異辛烷不是2-甲基庚烷，而是2,2,4-三甲基戊烷。
結構
烷烴中，每個碳原子都是四價的，採用sp3雜化軌態，與周圍的4個碳或氫原子形成牢固的σ鍵，可以旋轉，故烷類無順反異構體。
為了使鍵的排斥力最小，連接在同一個碳上的四個原子形成四面體。甲烷是標準的正四面體形態，其鍵角為，大約等於109°28′。[39]
下面是前10種直鏈烷烴的分子式和結構模型圖。
異構體
雙環[1.1.0]丁烷是唯一化學式為C4H6的烷烴。
烷類的異構體大多是鏈異構（由於支鏈不同而造成的異構體）。超過3個碳原子的烷烴可以以多種方式排列，形成同分異構體。烷烴異構體的數目會隨着碳數增加而增加（OEIS數列A000602）[41]。
分佈
烷烴分佈於太陽系間許多星球的大氣層。有些佔了較多的比例，例如天王星（2.3%）[45]、土衛六（5%）[46]，但在大多星球上，分佈較少，如地球、火星、土星等等[47]。
地球上的烷烴多為甲烷，而甲烷的濃度隨地球緯度降低而遞減，並在北緯40度及赤道附近都有明顯濃度下降。北半球與南半球平均濃度各為1.65ppm及1.55ppm。[48]
應用
由於烷烴的製取成本較高（一般要用烯烴催化加氫），所以在工業上不製取烷烴，而是直接從石油中提取。由於烷烴不易發生反應，所以工業上也不把它作為化工基本原料。烷烴的作用主要是做燃料。天然氣和沼氣（主要成分為甲烷）是近來廣泛使用的清潔能源。
由於烷烴大多來自於石油，所以必須經過分餾的過程，以得到各種不同用途的烷烴類。 分餾結果大約如下：
註釋
參考文獻
延伸閱讀
外部連結
參見
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