Els alcans són molècules orgàniques formades per la unió covalent d'un nombre variable de carbonis units a àtoms d'hidrogen. Els alcans es caracteritzen per no presentar dobles enllaços com ara els alquens o alquins, de manera que també poden anomenar-se hidrocarburs saturats, ja que contenen el nombre màxim d'àtoms d'hidrogen que poden unir-se amb la quantitat d'àtoms de carboni presents en cada molècula. La fórmula respon a C_{n}H_{2n +2} per aquells que presenten una estructura lineal (alcans alifàtics) o amb ramificacions i a la fórmula C_{n}H_{2n} per aquells alcans que adopten una estructura cíclica, denominats cicloalcans. Els alcans no tenen adherit cap mena de grup funcional, la qual cosa que determina la seva poca reactivitat en comparació amb altres compostos orgànics com podrien ser aquells que contenen els grups funcionals carbonil (-CO), carboxil (-COOH), amida (CONH₂). Això explica el terme científic «parafina», construït a partir del llati parum, ‘poc’ i affinis ‘afí’.
L'alcà més senzill és el metà, amb un sol àtom de carboni unit a quatre d'hidrogen. Altres alcans coneguts són l'età, el propà o el butà, amb dos, tres i quatre àtoms de carboni respectivament. A partir de cinc carbonis, els noms deriven de numerals grecs: pentà, hexà, heptà, etc. En la següent taula s'il·lustra l'estructura molecular d'alguns alcans.
C Nom Fórmula Model 1 Metà CH₄ none|80px|Metà 2 Età C₂H₆ none|80px|Età 3 Propà C₃H₈ none|80px|Propà 4 n-Butà C₄H₁₀ none|90px|n-butà 5 n-Pentà C₅H₁₂ none|90px|n-pentà 6 n-Hexà C₆H₁₄ none|90px|n-Hexà 7 n-Heptà C₇H₁₆ none|100px|n-Heptà 8 n-Octà C₈H₁₈none|120px|n-Octà 9 n-Nonà C₉H₂₀ none|130px|n-Nonà 10 n-Decà C₁₀H₂₂ none|140px|n-Decà 11 n-Undecà C₁₁H₂₄ none|150px|n-Undecà 12 n-Dodecà C₁₂H₂₆ none|160px|n-Dodecà
Nomenclatura Alcans lineals Els alcans lineals que segueixen el butà (4 carbonis) s'anomenen amb el prefix indicador del nombre de carbonis seguit de la terminació -à. El prefix n- s'utilitza per a qualsevol alcà, per llarg que sigui, en el qual tots els carbonis formen una cadena contínua sense ramificacions.
Alcans ramificats Igual que els alcans lineals, són compostos de carboni i hidrogen formats per enllaços covalents, per compartició d'un parell d'electrons, entre els orbitals sp3 en el cas de l'enllaç carboni-carboni i sp³ del carboni amb s de l'hidrogen en els enllaços carboni-hidrogen. La fórmula molecular dels alcans ramificats és C_{n}H_{2n +2}, on n representa el nombre d'àtoms de carboni. Així doncs, veiem que l'únic que diferencia un alcà lineal d'un altre, amb el mateix nombre de carbonis però amb ramificacions, és la conformació a l'espai, se'ls denomina isòmers, ja que responen a la mateixa fórmula molecular. Les normes a l'hora d'anomenar els alcans ramificats més complexos estan determinades pel sistema IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) establert per diversos comitès i comissions en representació dels químics del món. Per a anomenar-los s'ha de seleccionar la cadena més llarga numerant els seus carbonis de manera que el primer substituent (ramificació) tingui el menor índex possible, si els substituents estan situats a igual distància dels àtoms de carboni terminals, tindrà prevalença el més senzill. A l'hora d'anomenar els grups que formen les ramificacions s'ha de dir quants i on estan inserits, anomenant els substituents acabats en -il i per ordre alfabètic.
Radicals derivats dels alcans Els radicals derivats dels alcans (alquils) s'anomenen substituint la terminació -à per -il. Aquests radicals s'enumeren a partir del carboni que es troba unit a la cadena principal, de manera que aquest serà l'1. La fórmula general per un grup alquil és C_{n}H_{2n +1}, ja que conté un hidrogen menys que l'alcà d'estructura lineal que té el mateix nombre de carbonis. Aquest últim respon a l'estructura C_{n}H_{2n +2}. Així, doncs, l'età, per exemple, respon a l'estructura C₂H₆, ja que cada carboni s'uneix amb l'altre i amb tres hidrogens. L'etil, però, respon a la fórmula C₂H₅, de manera que el carboni número 1 s'uneix al carboni de la cadena principal, al segon carboni de l'etil i a dos hidrògens, mentre que el segon carboni es troba unit a tres hidrògens. El prefix n- sempre s'emplea per indicar un grup alquil els carbonis del qual formen una sola cadena contínua i el punt d'enllaç amb la cadena principal de la qual és el carboni de l'extrem. En aquesta estructura s'observen units en el segon i el quart carboni de la cadena principal, grups metil -CH₃, es tracta dels alquils més senzills. 180px|2,2 dimetil-4 metilpentà
Els noms com ara iso-, sec-, terc- i neo-, són noms no sistemàtics, és a dir, aquests no respecten les regles de la IUPAC, tot i això, es reconeixen com a vàlids (sempre que l'estructura no superi els 6 àtoms de carboni) ja són noms bastant utilitzats i difosos arreu de la literatura.
Així com es fa servir el terme isoalcà per a designar un compost de sis carbonis o menys, en el qual tots, excepte un, formen una cadena contínua i el carboni que no forma part de la cadena principal està unit a aquesta a partir del seu penúltim carboni, el prefix iso- s'usa també per a designar un grup alquil que té una sola ramificació monocarbonada en el penúltim carboni de la cadena i presenta el punt d'unió a la cadena principal de l'alcà en l'extrem oposat d'aquesta. El prefix sec- s'utilitza quan el primer carboni de l'alquil presenta una ramificació monocarbonada. També s'utilitza el prefix Terc- o Neo-, aquest últim l'utilitzarem per a parlar d'un alquil en el qual trobem un carboni unit a quatre carbonis més o, cosa que és el mateix, un alquil amb dues ramificacions en el penúltim carboni de la cadena principal de l'alquil. \mathsf{C\overset{\displaystyle \quad CH_3 \atop | }{\underset{ | \atop \displaystyle \quad CH_3}{H_3-C-(C} }H_2)n-CH_3} Aquesta molècula representa un neo-alcà
Cicloalcans Els cicloalcans formen cadenes tancades o anells. Es classifiquen en monocíclics si consten d'un sol anell i policíclics si en tenen dos o més. Els monocíclics són constituïts per un sol cicle i s'anomenen de la mateixa manera que els alcans lineals però afegint-hi el prefix ciclo- davant el nom de la molècula lineal d'igual nombre de carbonis (ciclopropà, ciclobutà, ciclopentà, ciclohexà, etc.). Els policíclics són hidrocarburs amb anells enllaçats.
N'hi ha que tenen els anells iguals i s'anomenen biciclo- triciclo-, etc. La posició relativa dels anells i els substituents s'indica amb l'ajuda de localitzadors, un exemple d'aquesta nomenclatura seria l'1,1'-biciclopropà. En altres que tenen anells diferents s'agafa com a referència el més gran i els altres s'anomenen com substituents ordenats alfabèticament. Els espirocompostos són compostos bicíclics amb un àtom de carboni comú a ambdós anells, s'anomenen avantposant la paraula espiro seguida, entre claudàtors, del nombre d'àtoms de carboni a una i altra banda del carboni espirànic, de menor a major finalitzant amb el nom de l'alcà amb igual nombre de carbonis que el total, seria el cas de l'espiro [3,4] octà, per exemple.
Hi ha també compostos políciclics fusionats: Són hidrocarburs policíclics amb dos o més àtoms de carboni comuns a dos o més anells. S'anomenen avantposant el prefix biciclo, triciclo… al nom de l'alcà amb igual nombre de carbonis i intercalant entre claudàtors el nombre de carbonis, de major a menor, que hi ha entre els àtoms de carboni comuns. Seria el cas del biciclo[2.2.1]heptà. Alguns dels noms no sistemàtics que poden adoptar responen a la geometria del compost i són per exemple: l'adamantà, el cubà, el prismà o el triasterà.
Halogenurs d'alquil Cal esmentar també, per la seva importància, els halogenurs d'alquils, que es denominen haloalcans. A l'hora d'anomenar-los, es tracta l'halogen com si fos una cadena lateral; anomenem primer l'alcà com si no tingués l'halogen i afegim a continuació fluor, clor, brom o iode, juntament amb els números i prefixos que siguin necessaris.
Propietats físiques dels alcans Aquesta taula mostra la variació dels valors d'aquestes propietats físiques en funció del nombre de carbonis de l'alcà (en l'eix horitzontal, nombre d'àtoms de carboni dels 14 primers alcans).
Variació dels punts de fusió i ebullició d'alguns alcans en funció del nombre de carbonis
En blau marí figuren els punts de fusió i en rosa els punt d'ebullició d'alguns alcans en funció del seu nombre de carbonis (en l'eix vertical, temperatura —en graus Celsius— dels punts de fusió i ebullició).
Punt d'ebullició La interacció entre molècules apolars es deu a forces de Van der Waals, que són de naturalesa dèbil. El fet que aquestes actuïn entre les superfícies moleculars explica que com major sigui una molècula i en conseqüència la seva superfície, més intenses siguin les forces intermoleculars. D'altra banda, el nombre d'electrons que envolten la molècula, cosa que determina també la intensitat de les interaccions intermoleculars, s'incrementa amb la massa molecular de l'alcà. Això explica que els punts de fusió i ebullició augmentin a mesura que creix el nombre de carbonis en la molècula. De fet el punt d'ebullició augmenta de 20 a 30 graus per a cada carboni que s'agrega a la cadena.
Els alcans amb ramificacions tenen un punt d'ebullició una mica més baix que els seus isòmers lineals, a més, el punt d'ebullició disminueix a mesura que augmenta el nombre de ramificacions. Així, l'n-butà bull a -0.5 °C, i l'issobutà ho fa a -12 °C; l'n-pentà té un punt d'ebullició de 36 °C; l'isopentà amb una ramificació, 28 °C, i el neopentà amb dues, 9.5 °C. L'efecte que exerceixen les ramificacions d'aquestes molècules sobre els punts d'ebullició de la substància es deu al fet que, en presència de ramificacions, la forma de la molècula tendeix a aproximar-se a la d'una esfera, amb la qual cosa disminueix la seva superfície i en conseqüència s'afebleixen les interaccions entre les molècules, podent ésser superades a temperatures inferiors.
D'altra banda els cicloalcans tendeixen a tenir punts d'ebullició majors que les corresponents molècules lineals. Això és a causa de les conformacions fixes que adquireixen les molècules, que proporcionen plans per al contacte intermolecular, fent així que aquestes interaccions intermoleculars esdevinguin més intenses i més difícils d'ésser vençudes.
Punt de fusió El punt de fusió dels alcans segueix la mateixa tendència que el seu punt d'ebullició, pel que fa a l'augment d'aquest a mesura que augmenta el nombre de carbonis de la molècula de l'alcà i, per tant, la seva superfície i les forces de Van der Waals s'intensifiquen. Tot i això, però, el punt de fusió també es veu alterat per l'estructura cristal·lina adoptada, de manera que els alcans amb nombre de carbonis imparell posseeixen punts de fusió una mica inferiors als esperats. Això es deu al fet que els alcans de longitud parell s'empaqueten bé en la fase sòlida, formant una estructura ben organitzada, que requereix major energia per a rompre's; en canvi l'empaquetament més desordenat dels alcans de longituds imparell requereix menys energia per a trencar-se. Els punts de fusió dels alcans de cadena ramificada, sol disminuir, també, a mesura que augmenta el nombre de ramificacions i amb conseqüència disminueix la superfície a causa del seu reordenament. Tot i això aquesta tendència es veu alterada en funció de la facilitat de l'alcà en qüestió per a empaquetar-se bé en la fase sòlida, de manera que és possible trobar alcans ramificats amb temperatures de fusió superiors a les dels seus isòmers d'estructura lineal. El punt de fusió d'alcans amb estructura cíclica és també major que la corresponent a l'alcà d'estructura lineal i mateix nombre de carbonis, degut probablement a la seva major rigidesa i simetria.
Aquestes característiques expliquen que a temperatura ambient els quatre primers alcans siguin gasos, els tretze següents (C₅-C₁₇) siguin líquids, i els alcans que presenten 18 àtoms de carboni o més, siguin sòlids.