Metán a jeho homológy sa nazývajú obmedzujúce(nasýtené) parafínové uhľovodíky alebo alkány. Priezvisko organickým látkam (majú všeobecný chemický vzorec CnH2n + 2, odrážajúci nasýtenie molekúl, ktorých atómy sú spojené jednoduchými kovalentnými väzbami uhlík - vodík alebo uhlík - uhlík), bolo priradené v súlade s medzinárodnou nomenklatúrou chemických zlúčenín. Majú dva hlavné zdroje: ropa a zemný plyn. Vlastnosti alkánov v homológnej sérii sa pravidelne menia so zvyšovaním počtu atómov uhlíka v molekule.
Prví štyria zástupcovia homológnej sériemať historické názvy. Uhľovodíky za nimi sú označené gréckymi číslicami s koncovkou –an. Relatívna molekulová hmotnosť každého nasledujúceho uhľovodíka sa líši od predchádzajúceho o 14 amu. Fyzikálne vlastnosti alkánov, ako sú body topenia (tuhnutia) a teploty varu (kondenzácie), hustota a index lomu, stúpajú so zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou. Metán až bután sú plyny, od pentánu po pentadekán sú kvapaliny, potom nasledujú pevné látky. Všetky parafíny sú ľahšie ako voda a nerozpúšťajú sa v nich. Alkány zahŕňajú:
- CH4 - metán;
- C2H6 pre etán;
- C3H8 - propán;
- C4H10 - bután;
- C5H12 pentán;
- C6H14 hexán;
- Heptán C7H16;
- C8H18 - oktán;
- C9H20 - nonán;
- C10H22 - dekán;
- C11H24 - undekán;
- C12H26 - dodekán;
- C13H28 - tridekán;
- C14H30 - tetradekán;
- C15H32 - pentadekán;
- C16H34 - hexadekán;
- C17H36 - heptadekán;
- C18H38 - oktadekán;
- C19H40 - nonadekán;
- C20H42 - eikozán a tak ďalej.
Chemické vlastnosti alkánov sú nízkečinnosť. To sa vysvetľuje relatívnou silou nepolárnych väzieb C - C a C - H s nízkou polaritou, ako aj saturáciou molekúl. Všetky atómy sú spojené jednoduchými väzbami σ, ktoré je ťažké zničiť kvôli ich nízkej polarizovateľnosti. K ich roztrhnutiu môže dôjsť iba za určitých podmienok, pričom sa tvoria radikály, ktoré sú nahradené koncovkou a nesú názvy zodpovedajúcich parafínových zlúčenín. Napríklad propán-propyl (C3H7–), etán-etyl (C2H5–), metán-metyl (CH3–) atď.
Chemické vlastnosti alkánov naznačujú inertnosťtieto zlúčeniny. Nie sú schopné pripútavacích reakcií. Pre nich sú typické substitučné reakcie. K oxidácii (spaľovaniu) parafínových uhľovodíkov dochádza iba pri zvýšených teplotách. Môžu byť oxidované na alkoholy, aldehydy a kyseliny. V dôsledku praskania (proces tepelného rozkladu uhľovodíkov) vyšších alkánov pri teplotách od 450 do 550 ° C môžu vznikať nasýtené uhľovodíky s nižšou molekulovou hmotnosťou. Keď teplota stúpa, termický rozklad sa nazýva pyrolýza.
Chemické vlastnosti alkánov závisia nielen odpočet v molekule atómov uhlíka, ale aj zo štruktúry. Všetky parafíny možno rozdeliť na normálne (každý atóm C môže byť kombinovaný s najviac dvoma atómami uhlíka) a izoštruktúru (atóm C môže byť spojený so štyrmi ďalšími atómami C, vďaka čomu má molekula priestorovú štruktúru). Napríklad pentán a 2,2-dimetylpropán majú rovnakú molekulovú hmotnosť a chemický vzorec C5H12, líšia sa však chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami: teplota topenia - 129,7 ° С a mínus 16,6 ° С, teplota varu 36,1 ° С a 9,5 ° C. Izoméry podliehajú chemickým reakciám ľahšie ako bežné uhľovodíky s rovnakým počtom atómov uhlíka.
Charakteristické chemické vlastnosti alkánov súsubstitučné reakcie, ktoré zahŕňajú halogenáciu alebo sulfonáciu. V dôsledku interakcie s parafínovým chlórom radikálnym mechanizmom pri pôsobení teploty alebo svetla sa vytvárajú chlórové deriváty metánu: chlórmetán CH3CI, dichlórmetán CH2Cl2, trichlórmetán CHCl3 a chlorid uhličitý CCl4. Keď sa alkány sulfonujú UV svetlom, získajú sa sulfonylchloridy: R - H + SO2 + Cl2 → R-SO2-Cl + HCl. Tieto látky sa používajú pri výrobe povrchovo aktívnych látok.
