開鏈的飽和烴叫做烷烴。烷烴分子中的碳原子間以單鍵相連，其余的價(jià)鍵與氫結(jié)合而成的化合物，其通式為CnH2n+2。
一、同系列和同分異構(gòu)
1．同系列
上面列出的4個(gè)化合物具有同一個(gè)通式，結(jié)構(gòu)相似，在組成上相差CH2或它的倍數(shù)，這些化合物組成了一個(gè)系列，叫做同系列。同系列中的各化合物互稱為同系物。
2．同分異構(gòu)
甲烷、乙烷、丙烷都只有一種結(jié)構(gòu)，而丁烷有兩種結(jié)構(gòu)，分別叫做正丁烷和異丁烷。前者是直鏈的化合物，后者則帶有支鏈。
像這種化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象。這些化合物之間互稱為同分異構(gòu)體。有機(jī)化合物的異構(gòu)現(xiàn)象有多種形式，總的來說分為構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)兩大類。由于原子的連接次序不同而產(chǎn)生的異構(gòu)叫做構(gòu)造異構(gòu)，構(gòu)造異構(gòu)包括碳鏈異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)以及官能團(tuán)的位置異構(gòu)。正丁烷與異丁烷屬于碳鏈異構(gòu)。
隨著烷烴分子中碳原子數(shù)目的增加，異構(gòu)體的數(shù)目也隨之增多。有機(jī)化合物的種類繁多，其原因之一就是同分異構(gòu)現(xiàn)象。例如戊烷有3種同分異構(gòu)體。
在上述幾個(gè)結(jié)構(gòu)式中，用a、b、d、e標(biāo)記的碳原子是有區(qū)別的。以a標(biāo)記的碳原子，只與1個(gè)碳原子直接相連，其他3個(gè)鍵都與氫原子結(jié)合，這種碳原子叫一級(1°)碳原子或伯碳原子；以b標(biāo)記的碳原子，則與2個(gè)碳原子直接相連，叫二級（2°)碳原子或仲碳原子；以d標(biāo)記的碳原子，與3個(gè)碳原子直接相連，叫三級（3°)碳原子或叔碳原子；e則是與4個(gè)碳原子直接相連的碳，叫四級（4°)碳原子或季碳原子。與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，相應(yīng)地稱為伯氫、仲氫和叔氫，不同級別氫原子的化學(xué)活性不同。
從烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后所余下的部分叫烷基，常用R一表示。例如，CH3一叫甲基，CH3CH2一叫乙基等。
二、命名
1.普通命名法
根據(jù)分子中的碳原子數(shù)目，稱為某烷。當(dāng)碳原子數(shù)目為1~10個(gè)時(shí)，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸來表示，超過10個(gè)碳原子時(shí)，就用十一、十二、十三、……漢文數(shù)字表示。為了區(qū)分同分異構(gòu)體，用“正”字表示不含支鏈的化合物，用“異”字表示在碳鏈一端的第二位碳原子上帶有一個(gè)一CH3側(cè)鏈的化合物，而在鏈的一端第二位碳原子上連有兩個(gè)一CH3側(cè)鏈時(shí)，則用“新”字表示。如戊烷的3個(gè)同分異構(gòu)體分別叫做正戊烷、異戊烷和新戊烷。
“正”、“異”這兩個(gè)冠字較常用，而“新”字僅適用于新戊烷和新己烷。烷烴分子中碳原子數(shù)目再多時(shí)，有許多異構(gòu)體就無法用字首加以區(qū)別了。因此，普通命名法只適用于結(jié)構(gòu)比較簡單的烷烴的命名。
2．系統(tǒng)命名法
系統(tǒng)命名法是根據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（international union of pure and applied chemistry簡寫為IUPAC）制定的命名原則，結(jié)合我國文字特點(diǎn)而制定的命名方法。
直鏈烷烴的系統(tǒng)命名法與普通命名法相同，但不加“正”字。對于帶有支鏈的烷烴則按以下原則命名：
(1)選擇主鏈在分子中選擇一條最長的碳鏈作主鏈，根據(jù)主鏈所含有的碳原子數(shù)叫做某烷。將主鏈以外的支鏈看作取代基。當(dāng)有幾條相同長度的碳鏈可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇支鏈較多的碳鏈作為主鏈。
(2)給主鏈碳原子編號從距離支鏈最近的一端開始用阿拉伯?dāng)?shù)字給主鏈上的碳原子編號，以確定取代基的位置。
(3)寫名稱將取代基的位置和名稱寫在母體名稱的前面，取代基的位置和名稱之間用一短線相連。當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)取代基時(shí)，如果取代基不同時(shí)，按“次序規(guī)則”將“較優(yōu)”基團(tuán)列在后面；如果取代基相同時(shí)，要把定位數(shù)字用逗號隔開，并把取代基的數(shù)目合并起來用二、三等漢文數(shù)字表示，阿拉伯?dāng)?shù)字與漢文數(shù)字之間必須用短線分開。
根據(jù)“次序規(guī)則”排列較優(yōu)基團(tuán)的方法：
①將各取代基中與母體相連的原子按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的為較優(yōu)基團(tuán)，如O>C>H。
②如各取代基中與母體相連的第一個(gè)原子相同時(shí)，則比較與該第一個(gè)原子相連的第二個(gè)原子，仍按原子序數(shù)排列，若第二個(gè)原子也相同，則比較第三個(gè)原子，依次類推。如甲基和乙基，與主鏈相連的第一個(gè)原子都是碳，則比較與第一個(gè)碳原子相連的其他原子的原子序數(shù)，在甲基中與碳相連的分別是H9H9H9而在乙基中與碳相連的分別是C9H9H。碳的原子序數(shù)大于氫，所以與甲基相比，乙基為“較優(yōu)”基團(tuán)。
三、物理性質(zhì)
純物質(zhì)的物理性質(zhì)在一定條件下都有固定的數(shù)值，所以也常把這些數(shù)值稱作物理常數(shù)。
在常溫常壓（(25℃,101325Pa)下，含1~4個(gè)碳原子的直鏈烷烴是氣體，5~17個(gè)碳原子的直鏈烷烴是液體，18個(gè)碳原子以上的直鏈烷烴是固體。
直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增加而升高。一方面，烷烴分子間存在著作用力，分子間作用力的大小與分子間的接觸面積有關(guān)，分子越大，分子的表面積就越大，分子間接觸的部分就越多，從而分子間的作用力也增強(qiáng)。另一方面，相對分子質(zhì)量越大，使分子運(yùn)動所需的能量也越高，所以沸點(diǎn)也隨之增高。在同分異構(gòu)體中，分支程度越高的，沸點(diǎn)越低。因?yàn)榉种С潭仍龈撸瑒t分子間的接觸面積減小，從而分子間的作用力減小。這些規(guī)律也同樣表現(xiàn)于其他系列的有機(jī)物中。
從丁烷開始，直鏈烷烴的熔點(diǎn)也隨相對分子質(zhì)量的增加而升高，但偶數(shù)碳原子的烷烴的熔點(diǎn)比奇數(shù)碳原子的烷烴升高得多。熔點(diǎn)的高低除與相對分子質(zhì)量有關(guān)外，還與分子的對稱性有關(guān)。偶數(shù)碳原子烷烴分子對稱性高，晶體中分子排列緊密，分子間作用力就大些，因此熔點(diǎn)高。
直鏈烷烴的相對密度隨相對分子質(zhì)量的增加逐漸增高，但都小于1。烷烴不溶于水，而易溶于氯仿、乙醚、苯等有機(jī)溶劑中。
四、化學(xué)性質(zhì)
烷烴的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，一般情況下，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑等發(fā)生反應(yīng)。但在一定條件下，例如在高溫或有催化劑存在時(shí)，烷烴也可以和一些試劑作用。
1.氧化反應(yīng)
烷烴可以在氧氣或空氣中燃燒，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱量。因此，烷烴是重要的能源。
CnH2n+2+（3n+1）/2O2→燃燒nCO2+(n+1)H2O+熱能
低級烷烴（Cl~C6)蒸氣與空氣混合至一定比例時(shí)，遇到明火或火花便燃燒而放出大量的熱，從而使生成的CO2及H2O急劇膨脹而發(fā)生爆炸，這是煤礦中發(fā)生爆炸事故的原因。甲烷的爆炸極限是5.53%~14%煤礦坑道必須保持良好的通風(fēng)，家用煤氣或沼氣點(diǎn)火時(shí)應(yīng)該小心，防止發(fā)生爆炸事故。
2.氯代反應(yīng)
有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)，叫做取代反應(yīng)。取代反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)里的一種主要反應(yīng)類型。烷烴分子中的氫原子被氯原子取代的反應(yīng)，稱為氯代反應(yīng)。
在日光或紫外光照射或在高溫條件下，烷烴能與氯發(fā)生取代反應(yīng)。例如：
CH4+Cl2—(光)→CH3C1+HCl
CH3Cl+Cl2—(光)→CH2C12+HCl
CH2C12+Cl2—(光)→CHC13+HCl
CHC13+Cl2—(光)→CC14+HCl
反應(yīng)中甲烷分子中的氫原子被逐步取代，直至生成CCl4。反應(yīng)很難控制在某一步，反應(yīng)產(chǎn)物是氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等的混合物，工業(yè)上常用作溶劑。
對于同一烷烴，不同級別的氫原子被取代的難易程度是不同的。不同級別氫原子氯代反應(yīng)活性次序?yàn)?°H>2°H>1°H。
五、自然界中的烷烴
甲烷廣泛存在子自然界，是天然氣和沼氣的主要成分。天然氣是蘊(yùn)藏在地層內(nèi)的可燃?xì)怏w，不同產(chǎn)地的天然氣組分不同，但幾乎都含有75％的甲烷，我國四川的天然氣中甲烷的含量高達(dá)95％以上。
在農(nóng)村利用秸稈、雜草、樹葉和人畜糞便等，在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度和酸度條件下，隔絕空氣，經(jīng)微生物發(fā)酵來制沼氣，用以照明、燒水、做飯和發(fā)動機(jī)器等，而且酵后的渣液是很好的有機(jī)肥料。因此，沼氣對于解決農(nóng)村能源問題，改善環(huán)境衛(wèi)生，提高肥料質(zhì)量等方面都有重要的意義。
許多植物的莖、葉或果實(shí)表皮的蠟質(zhì)內(nèi)也混有高級烷烴，如甘藍(lán)葉中含有二十九烷，煙葉里含有二十七烷和三十一烷，蘋果皮里含有二十七烷和二十九烷等。它們和蠟質(zhì)具有防止水分內(nèi)浸和減少水分蒸發(fā)的作用，還可以防止病蟲侵害，在植物生理和植物保護(hù)方面都有重要的意義。
某些昆蟲分泌的信息素（即同種昆蟲之間借以傳遞信息而分泌的有氣味的化學(xué)物質(zhì)）也是烷烴。例如有一種蟻，它們分泌的傳遞警戒信息的物質(zhì)中含有正十一烷及正十三烷。又如雌虎蛾引誘雄虎蛾的性信息素是2一甲基十七烷，通過人工合成這種昆蟲性信息素，將雄虎蛾引至捕集器中而將它們殺死，是近年發(fā)展起來的第三代農(nóng)藥。這種防治方法不傷害天敵，不會像化學(xué)殺蟲劑引起環(huán)境污染及抗藥性，因此具有廣闊的發(fā)展前景。
