Alkana adalah hidrokarbon jenuh dengan rumus umum C_nH_{2n+2} (untuk alkana non-siklik). Setiap atom karbon terhibridisasi sp³, membentuk empat ikatan sigma yang mengarah ke sudut-sudut tetrahedron. Ikatan karbon-karbon dan karbon-hidrogen bersifat nonpolar, membuat alkana hidrofobik dan inert secara kimia dalam kondisi normal. Alkana membentuk tulang punggung struktural molekul organik dan berfungsi sebagai bahan bakar, pelumas, dan pelarut penting.
Tata nama IUPAC untuk alkana mengidentifikasi rantai karbon kontinu terpanjang sebagai nama induk (metana C1, etana C2, propana C3, butana C4, pentana C5, heksana C6, dst.). Substituen yang bercabang dari rantai induk dinamai sebagai gugus alkil (metil, etil, propil) dan didahului oleh nomor posisinya. Ketika beberapa substituen hadir, mereka didaftar dalam urutan abjad, dan awalan numerik (di-, tri-, tetra-) menunjukkan multiplisitas. Himpunan lokan terendah diberikan kepada substituen terlepas dari identitasnya, mengikuti aturan perbedaan titik pertama.
Sifat fisik alkana mengikuti tren yang dapat diprediksi. Titik didih meningkat dengan massa molekul karena gaya dispersi London yang lebih kuat; setiap gugus CH₂ tambahan menaikkan titik didih sekitar 20–30 °C. Percabangan menurunkan titik didih dengan mengurangi luas permukaan molekul yang tersedia untuk kontak antarmolekul. Alkana pada dasarnya tidak larut dalam air (pelarut polar) tetapi larut dengan mudah dalam pelarut organik nonpolar. Densitasnya meningkat dengan panjang rantai tetapi tidak pernah melebihi sekitar 0,8 g·mL⁻¹, menyebabkan mereka mengapung di atas air — properti penting dalam perilaku tumpahan minyak.
Analisis konformasi butana mengilustrasikan preferensi energetik dalam rotasi ikatan karbon-karbon. Konformasi anti (sudut dihedral 180°) adalah yang paling stabil, dengan gugus metil terpisah maksimal. Konformasi gauche (60°) kurang stabil sekitar 3,8 kJ·mol⁻¹ karena tolakan sterik. Konformasi tereklips (0° dan 120°) adalah yang paling tidak stabil, dengan hambatan energi sekitar 15–20 kJ·mol⁻¹ di atas konformasi anti. Preferensi konformasi ini mempengaruhi struktur tiga dimensi molekul yang lebih besar dan sangat penting dalam memahami stereokimia dan hasil reaksi.
Sikloalkana memiliki rumus umum C_nH_{2n} (dua atom hidrogen lebih sedikit daripada alkana rantai terbuka karena penutupan cincin). Teori regangan Baeyer mengusulkan bahwa penyimpangan dari sudut tetrahedral ideal (109,5°) menciptakan regangan sudut, dan bahwa cincin yang lebih besar akan bebas regangan. Namun, kita sekarang mengenali tiga jenis regangan cincin: regangan sudut (penyimpangan dari sudut ikatan ideal), regangan torsi (interaksi eklips), dan regangan transanular (himpitan sterik melintasi cincin). Siklopropana (sudut ikatan 60°) memiliki regangan sudut parah (~115 kJ·mol⁻¹), membuatnya sangat reaktif. Siklobutana dan siklopentana memiliki regangan yang semakin berkurang.
Sikloheksana mengadopsi konformasi kursi yang menghilangkan regangan sudut dan torsi, dengan semua sudut ikatan C–C–C pada 109,5° dan semua ikatan berselang-seling. Konformasi kursi memiliki dua jenis posisi hidrogen: aksial (sejajar dengan sumbu cincin, bergantian naik dan turun) dan ekuatorial (memancar keluar dari cincin). Substituen lebih suka posisi ekuatorial untuk menghindari interaksi 1,3-diaaksial. Pembalikan cincin saling mengkonversi posisi aksial dan ekuatorial melalui zat antara konformasi perahu. Preferensi konformasi ini sangat penting untuk memahami reaktivitas dan stabilitas sikloheksana tersubstitusi, sebuah topik fundamental dalam kimia organik.
