Związki węgla i wodoru, w których pomiędzy atomami węgla występują wyłącznie wiązania pojedyncze to węglowodory nasycone, alkany. Tak jak we wszystkich związkach organicznych, również w alkanach, węgiel jest czterowartościowy. Ogólny sumaryczny wzór alkanów wygląda następująco:

CnH2n+2 (n = 1, 2,3…)

CH4 metan

C2H6 etan

C3H8 propan

C4H10 butan

C5H12 pentan

C6H14 heksan

C7H16 heptan

C8H18 oktan

C9H20 nonan

C10H22 dekan

Każdy następny węglowodór ma o jeden atom węgla i dwa atomy wodoru (czyli grupę metylenową -CH2) więcej od swego poprzednika. Związki, które różnią się jedynie wielokrotnością grupy metylenowej, zwane są homologami i tworzą one grupę tzw. szereg homologiczny. Homologi mają podobne właściwości chemiczne i na podstawie wiedzy dotyczącej właściwości kilku związków z szeregu homologicznego, można przewidzieć właściwości pozostałych.

Cztery pierwsze alkany maja nazwy historyczne, a nazwy pozostałych węglowodorów składają się z liczebnika łacińskiego lub greckiego, który określa liczbę atomów węgla w cząsteczce, oraz końcówki -an.

Alkany mogą mieć nawet sto atomów węgla w cząsteczce, a ich łańcuchy węglowe mogą być proste (np. etan, propan), cykliczne (np. cyklobutan) lub rozgałęzione (np. izobutan).

Pierwsze cztery węglowodory szeregu homologicznego są gazami, alkany, które posiadają od pięciu do piętnastu atomów węgla w cząsteczce, są cieczami, a jeśli mają powyżej piętnastu atomów węgla, są ciałami stałymi.

Alkany nie rozpuszczają się w wodzie, natomiast ulegają rozpuszczeniu w rozpuszczalnikach organicznych. Związki te wykazują małą aktywność chemiczną . Ulegają reakcjom spalania. W zależności od ilości tlenu może to być spalanie całkowite, niecałkowite lub półspalanie. Przykłady tych trzech rodzajów spalania dla pentanu przedstawiono poniżej:

spalanie całkowite

C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O

półspalanie

2C5H12 + 11O2 = 10CO + 12H2O

spalanie niecałkowite

C5H12 + 3O2 = 5C + 6H2O

Spalanie innych alkanów, również zależy od ilości dostarczonego tlenu, i przebiega bardzo podobnie.

Węglowodory nienasycone występują w ropie naftowej i gazie ziemnym. Są składnikami paliw oraz surowcami w wielu syntezach organicznych.

Jednowartościową grupę atomów, która wywodzi się od węglowodorów i może być podstawnikiem, nazywamy grupą alkilową (alkilem). Grupy alkilowe posiadają o jeden atom wodoru mniej od węglowodoru, z którego się wywodzą, a ich nazwy tworzymy zamieniając końcówkę -an węglowodoru nasyconego na -yl, np. etyl -C2H5 (od etanu). Mogą one być liniowe, cykliczne albo rozgałęzione. Najprostszą grupą alkilowa jest grupa metylowa (metyl).

Najprostszym przedstawicielem alkanów jest metan, CH4. Metan zwany jest inaczej gazem błotnym (metan jest głównym składnikiem gazu błotnego) lub kopalnianym. Jest on palnym, bezbarwnym gazem, bez zapachu i bez smaku. Metan z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową (przyczyna wybuchów i pożarów w kopalniach). Alkan ten wykazuje małą reaktywność chemiczną.