Metan i njegovi homolozi nazivaju se ograničavajućim(zasićeni) parafinski ugljikovodici ili alkani. Potonji naziv za organske tvari (imaju opću kemijsku formulu CnH2n + 2, koja odražava zasićenost molekula, atomi u kojima su povezani jednostavnim kovalentnim vezama ugljik - vodik ili ugljik - ugljik) dodijeljen je u skladu s međunarodnom nomenklaturom kemijskih spojevi. Imaju dva glavna izvora: sirova nafta i prirodni plin. Svojstva alkana u homolognim nizovima redovito se mijenjaju s povećanjem broja atoma ugljika u molekuli.
Prva četiri predstavnika homologne serijeimaju povijesna imena. Ugljikovodici iza njih označeni su grčkim brojevima s završetkom –an. Relativna molekulska masa svakog sljedećeg ugljikovodika razlikuje se od prethodnog za 14 amu. Fizička svojstva alkana, poput tališta (skrućivanja) i vrelišta (kondenzacije), gustoće i indeksa loma povećavaju se s povećanjem molekularne težine. Od metana do butana su plinovi, od pentana do pentadekana su tekućine, a zatim slijede krute tvari. Svi parafini lakši su od vode i u njoj se ne otapaju. Alkani uključuju:
- CH4 - metan;
- C2H6 etan;
- C3H8 - propan;
- C4H10 - butan;
- C5H12 - pentan;
- C6H14 heksan;
- C7H16 heptan;
- C8H18 - oktan;
- C9H20 - nonan;
- C10H22 - dekan;
- C11H24 - undekan;
- C12H26 - dodekan;
- C13H28 - tridekan;
- C14H30 - tetradekan;
- C15H32 - pentadekan;
- C16H34 - heksadekan;
- C17H36 - heptadekan;
- C18H38 - oktadekan;
- C19H40 - nonadekan;
- C20H42 - eikozan i tako dalje.
Kemijska svojstva alkana su niskaaktivnost. To se objašnjava relativnom snagom nepolarnih C - C i niskopolarnih C - H veza, kao i zasićenjem molekula. Svi su atomi povezani jednostrukim σ-vezama, koje je teško uništiti zbog svoje slabe polariziranosti. Njihova puknuća može se dogoditi samo pod određenim uvjetima, dok se stvaraju radikali, koji nose zamjenu završetka imena odgovarajućih parafinskih spojeva. Na primjer, propan - propil (C3H7–), etan - etil (C2H5–), metan - metil (CH3–) i tako dalje.
Kemijska svojstva alkana ukazuju na inertnostovi spojevi. Nisu sposobni za reakcije vezanja. Reakcije zamjene su tipične za njih. Oksidacija (izgaranje) parafinskih ugljikovodika događa se samo na povišenim temperaturama. Mogu se oksidirati u alkohole, aldehide i kiseline. Kao rezultat pucanja (proces toplinske razgradnje ugljikovodika) viših alkana na temperaturama od 450 do 550 ° C mogu nastati zasićeni ugljikovodici s manjom molekulskom masom. Kako temperatura raste, toplinska razgradnja naziva se piroliza.
Kemijska svojstva alkana ovise ne samo obroj u molekuli atoma ugljika, ali i od strukture. Svi parafini mogu se podijeliti na normalne (svaki atom C može se kombinirati s najviše dva atoma ugljika) i izo-strukturu (atom C može se povezati s još četiri C-atoma, zbog toga molekula ima prostornu strukturu). Na primjer, pentan i 2,2-dimetilpropan imaju jednaku molekulsku masu i kemijsku formulu C5H12, ali će se razlikovati po kemijskim i fizikalnim svojstvima: točka topljenja - 129,7 ° C i minus 16,6 ° C, vrelište 36,1 ° C i 9,5 ° C, respektivno. Izomeri podliježu kemijskim reakcijama lakše od normalnih ugljikovodika s istim brojem C atoma.
Karakteristična kemijska svojstva alkana susupstitucijske reakcije, koje uključuju halogeniranje ili sulfonaciju. Kao rezultat radikalne reakcije parafina s klorom pod djelovanjem temperature ili svjetlosti nastaju klorni derivati metana: klorometan CH3Cl, diklormetan CH2Cl2, triklorometan CHCl3 i ugljik tetraklorid CCl4. Kada se alkani sulfoniraju pomoću UV svjetlosti, dobivaju se sulfonil kloridi: R - H + SO2 + Cl2 → R - SO2 - Cl + HCl. Te se tvari koriste u proizvodnji površinski aktivnih tvari.
