Alkany- węglowodory nasycone spalają się całkowicie w tlenie, z utworzeniem odpowiednich ilości dwutlenku węgla i wody. Reakcję całkowitego spalania alkanu o wzorze sumarycznym \(C_nH_{2n+2\), można zapisać równaniem (1). Ilość cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki alkanu, w równaniu (1) oznaczoną jako n, można wyliczyć łatwo ze wzoru (2) – jest ona zależna od liczb atomów węgla i wodoru w cząsteczce.
\(C_nH_{2n+2} + xO_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O\) (1)
\(x= \frac{3n+1}{2} \)(2)
Spalanie całkowite zachodzi jedynie przy dużym dostepie tlenu. Często jednak w okresie ziomowym słyszy się o zatruciu czadem (czad tlenek węgla\(CO\)), dzieje się tak np. w mieszkaniach posiadających termę gazową czy junkers. Urządzenia takie spalając gaz ziemny (którego składnikiem jest głównie metan- alkan) przy niedostatecznym dostępie tlenu (np. kiepskiej wentylacji) spalają metan do tlenku węgla.
Spalanie do tlenku węgla nosi nazwę półspalania (wzór ogólny reakcja 3).
\(C_nH_{2n+2}+ \frac{2n+1}{2} O _{2} \rightarrow nCO+(n+1)H_2O\) (3)
Spalanie niecałkowite zachodzi przy bardzo ograniczonym dostępie tlenu, powstaje wówdzas sadza (równanie 4).
\(C_nH_{2n+2}+ \frac{n+1}{2} O _{2} \rightarrow nC+(n+1)H_2O\) (4)
Przykład
Butan, alkan o wzorze C4H10, spala się całkowicie według równania (5);
\( C_4H_{10} + 6 \frac{1}{2} O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O\)(5)
W tym równaniu liczba atomów węgla w cząsteczce (n) wynosi 4, a liczba atomów wodoru (2n+2) wynosi 10. Liczbę cząsteczek tlenu potrzebnych do spalenia 1 cząsteczki butanu obliczamy, podstawiając n do równania 2:
\(X = \frac{3 \cdot 4 + 1}{2} = \frac{13}{2} = 6 \frac{1}{2}\)
Jest to zgodne z wartością zapisaną w uzgodnionym równaniu (5).
Szybkość spalania i liczba oktanowa
Spalanie węglowodorów nasyconych o krótkich, prostych łańcuchach zachodzi szybko. W przypadku najkrótszych, gazowych węglowodorów takich jak metan, etan, propan i butan, może zachodzić ono gwałtownie, a nawet wybuchowo. Spalanie węglowodorów o dłuższych łańcuchach zachodzi zwykle wolniej i w wyższych temperaturach. Oprócz masy cząsteczkowej, na szybkość spalania węglowodorów ma również wpływ stopień rozgałęzienia łańcucha węglowego – węglowodory o łańcuchach prostych spalają się bardziej gwałtownie i szybko, niż węglowodory o łańcuchach rozgałęzionych. Spokojne spalanie węglowodorów jest bardzo ważne dla stabilnego działania wszystkich silników spalinowych (zarówno benzynowych, jak i silników Diesla), dlatego jako składniki paliw wykorzystywane są związki o rozgałęzionych łańcuchach (takie jak np. 2,2,4-trimetylopentan). Aby ocenić zdolność do spokojnego, równomiernego spalania mieszanin węglowodorów, wprowadzono tak zwaną liczbę oktanową. Liczba oktanowa 0 została arbitralnie ustalona dla czystego n-heptanu. 0 oktanów oznacza spalanie gwałtowne, wybuchowe – powodujące silne „stukanie” silnika spalinowego. Liczbę oktanową 100 przypisano izooktanowi ( wspomnianemu już wcześniej 2,2,4-trimetylopentanowi), który spala się równo i spokojnie, nie powodując „stukania” silnika. Nazwa „liczba oktanowa” pochodzi właśnie od tego węglowodoru – izooktanu. Współcześnie produkowane mieszaniny paliwowe wysokiej jakości osiągają liczby oktanowe powyżej 100, oznacza to że spalają się bardziej równomiernie i spokojnie od izooktanu.