Алканы представляют собой sp ^3- гибридные соединения по всем атомам углерода. Четыре заместителя, которые начинаются от каждого атома углерода, расположены по направлению к вершинам тетраэдра.

Расстояния и углы связи показаны на следующих моделях.

Меньшие алканы, метан, этан, пропан и бутан, являются газами при комнатной температуре. Линейные алканы от C ₅ H ₁₂ до C ₁₇ H ₃₆ являются жидкостями. алканы из большее количество атомов углерода находится в твердом состоянии при комнатной температуре.

Температуры плавления и кипения алканов увеличиваются с увеличением количества атомов углерода в молекуле. Также замечено, что разветвленные алканы имеют более низкую температуру кипения, чем их линейные изомеры.

На следующем графике показаны температуры кипения линейных алканов (черным цветом) и соответствующих их изомеров 2-метилалканов (синим цветом).


В жидкой фазе между молекулами действуют силы притяжения, удерживающие их вместе. Для перехода вещества в газовую фазу необходимо преодолеть эти межмолекулярные силы за счет подвода энергии.

В нейтральных молекулах, таких как алканы, силы притяжения обусловлены ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, которые могут быть трех типов: диполь-дипольные, диполь-индуцированные дипольные и индуцированные диполь-индуцированные дипольные взаимодействия.

Формирование индуцированных диполей, создающих притяжение между нейтральными молекулами, можно увидеть на следующей схеме:



Рассмотрим изомеры пентана как пример понижения температуры кипения при переходе от линейных алканов к разветвленным.

Пентан имеет большую площадь поверхности, которая допускает большое количество индуцированных диполь-индуцированных дипольных взаимодействий. 2-Метилбутан более компактен и имеет меньшую площадь поверхности, меньше межмолекулярных взаимодействий и более низкую температуру кипения.