מבנה והתקשרות של אלקנים

אלקנים, או אולפינים, המיוצגים על ידי הנוסחה הכללית C_nH_2n, הם פחמימנים המכילים קשר כפול פחמן-פחמן. האנלוגים המחזוריים, התוחמים קשר כפול בטבעת, נקראים ציקלואלקנים.

מודגם על ידי האלקן הפשוט ביותר, אתילן, אטומי הפחמן על פני הקשר הכפול הם sp² הכלאה. חפיפה ראש בראש של אורביטלים היברידיים יוצרת קשר סיגמא, וחפיפה הצידה של שני אורביטלי p מובילה לקשר π, אשר, על פי תורת האורביטלים המולקולריים, צפיפות האלקטרונים מרוכזת מעל ומתחת למישור המולקולרי.

למרות שקשר כפול בין פחמני sp² קצר וחזק משמעותית מקשר יחיד בין פחמני sp³, קשר π חלש יותר מקשר σ. הדבר מצוין על ידי אנרגיית הקשר הכפול פחמן-פחמן, שאינה כפולה מזו של קשר יחיד. החפיפה הפחות יעילה של האורביטלים המשתתפים והאנרגיה הגבוהה יותר של 2אלקטרונים p בהשוואה ל-sp² מסבירים את הקשר π החלש יותר.

מכיוון שלאורביטלי sp² יש יותר אופי s בהשוואה ל-sp³, קשרי פחמן-מימן הנוצרים על ידי חפיפה של sp^2-s באתילן קצרים יותר מאלה הנוצרים על ידי חפיפה של sp^3-s באתאן.

באופן דומה, בפרופילן, הקשר היחיד פחמן-פחמן הנובע מחפיפה sp ²–sp³ קצר יותר מזה הנגזר מחפיפה sp ³–sp³ בפרופאן.

סטייה של זוויות הקשר H-C-C מהערך הצפוי של 120° נובעת מהמתח שנוצר על ידי אינטראקציות אי-קישור דוחות של מחליפים על פני הקשר הכפול.

קשר כפול פחמן-פחמן מפעיל אפקט משיכת אלקטרונים. צפיפות האלקטרוניםבאורביטל 2p הבלתי היברידי מתפלגת באופן לא אחיד ולכן אינה מסננת את המטען הגרעיני על הפחמן באותה יעילות כמו האורביטל ההיברידי. לפיכך, כמה אלקנים, אם כי חלשים, מציגים רגעי דיפול.

בשל היעדרם של דיפולים חזקים, הכוחות המושכים העיקריים בין מולקולות אלקן הם כוחות הפיזור של לונדון. כוחות אלה מתחזקים ככל שהמסה המולקולרית גדלה ושטח הפנים גדול יותר. לכן, בטמפרטורת החדר, אלקנים קטנים הם גזיים, ואלה עם יותר מארבעה פחמנים הם נוזלים עם נקודות רתיחה הולכות וגדלות.

בהיותם לא-קוטביים, אלקנים ניתנים לערבוב בממיסים לא קוטביים ובלתי ניתנים לערבוב במים.