Alkana adalah kelas senyawa hidrokarbon alifatik yang dicirikan oleh fakta bahwa semua ikatan karbon-karbon di dalamnya bersifat tunggal. Dalam kimia organik, alkana sering disebut sebagai hidrokarbon jenuh karena atom karbonnya terikat pada jumlah atom hidrogen maksimum yang dimungkinkan oleh valensinya. Ini berarti tidak ada ikatan rangkap dua atau rangkap tiga dalam strukturnya.
Ciri utama yang mendefinisikan kelompok alkana adalah kejenuhannya. Setiap atom karbon dalam molekul alkana berhibridisasi tipe sp³, menghasilkan geometri molekul tetrahedral di sekitar setiap atom karbon. Ikatan tunggal karbon-karbon (C-C) dan karbon-hidrogen (C-H) yang terbentuk adalah ikatan sigma ($\sigma$), yang relatif kuat dan memberikan stabilitas pada molekul alkana.
Rumus umum yang berlaku untuk semua alkana rantai lurus atau bercabang adalah: $$C_n H_{2n+2}$$ Di mana 'n' adalah jumlah atom karbon dalam molekul tersebut. Rumus ini menunjukkan bahwa untuk setiap atom karbon, dibutuhkan dua atom hidrogen ditambah dua atom hidrogen ekstra.
Alkana membentuk sebuah deret homolog, yang merupakan serangkaian senyawa yang memiliki rumus umum yang sama dan sifat kimia yang mirip, di mana setiap anggota berikutnya berbeda dari anggota sebelumnya dengan satu gugus metilen (-CH₂-).
Penamaan alkana mengikuti aturan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Nama dasar senyawa ini selalu diakhiri dengan sufiks "-ana". Berikut adalah beberapa anggota awal dari deret homolog alkana:
Sifat fisik alkana sangat dipengaruhi oleh ukuran molekulnya (jumlah atom karbon). Pada suhu dan tekanan standar, alkana ringan (Metana hingga Butana) berwujud gas dan umumnya tidak berwarna serta tidak berbau (walaupun gas alam yang kita gunakan seringkali memiliki bau karena penambahan zat berbau seperti merkaptan).
Alkana dengan lima hingga sekitar tujuh belas atom karbon (misalnya, Pentana hingga Heptadekana) berwujud cair, dan ini mencakup komponen utama bensin, minyak tanah, dan minyak diesel. Alkana dengan rantai yang lebih panjang (lebih dari 17 atom karbon) cenderung berbentuk padat, seperti parafin (lilin).
Karena alkana merupakan molekul nonpolar (ikatan C-H memiliki polaritas yang sangat kecil), mereka memiliki kelarutan yang buruk dalam pelarut polar seperti air, tetapi larut dengan baik dalam pelarut nonpolar lainnya (prinsip "like dissolves like"). Titik didih dan titik leleh alkana cenderung meningkat seiring bertambahnya massa molekul, karena gaya antarmolekul Van der Waals menjadi lebih kuat pada molekul yang lebih besar.
Alkana sering dijuluki sebagai "parafin" (dari bahasa Latin yang berarti afinitas rendah) karena reaktivitas kimianya yang relatif rendah. Stabilitas ini disebabkan oleh energi ikatan sigma yang tinggi, sehingga membutuhkan energi aktivasi yang besar untuk memutuskan ikatan tersebut.
Namun, alkana tetap dapat bereaksi dalam kondisi tertentu, terutama melalui dua jenis reaksi utama:
Secara keseluruhan, alkana adalah tulang punggung kimia organik. Meskipun tampak sederhana, pemahaman mendalam tentang sifat dan reaktivitasnya adalah dasar untuk mempelajari molekul organik yang lebih kompleks, yang sebagian besar bergantung pada kerangka karbon jenuh atau tidak jenuh yang serupa.