3.14 : Energia di combustione: una misura della stabilità negli alcani e nei cicloalcani

La bassa reattività degli alcani può essere attribuita alla natura non polare dei legami σ C–C e C–H. Gli alcani, quindi, furono inizialmente definiti "paraffine", derivati dalle parole latine: parum, che significa "troppo poco", e affinis, che significa "affinità".

Gli alcani subiscono la combustione in presenza di ossigeno in eccesso e condizioni di alta temperatura per dare anidride carbonica e acqua. Una reazione di combustione è la fonte di energia del gas naturale, del gas di petrolio liquefatto (GPL), dell'olio combustibile, della benzina, del gasolio e del carburante per l'aviazione. L'energia rilasciata durante la combustione, chiamata calore di combustione (−ΔH°), aiuta a prevedere le stabilità relative negli alcani e nei cicloalcani.

Per gli alcani a catena lineare, il calore di combustione aumenta gradualmente con l'aggiunta sequenziale di un gruppo CH₂. Tuttavia, negli alcani superiori, il calore di combustione diminuisce con l'aumento della ramificazione, suggerendo che gli isomeri ramificati hanno energie potenziali inferiori e hanno maggiori stabilità rispetto agli alcani a catena lineare (lineari).

Nei cicloalcani, la stabilità relativa dipende dall'energia di tensione, che è il risultato combinato di tensioni angolari, torsionali e steriche. L'energia di tensione è determinata come la differenza tra il calore di combustione effettivo e quello previsto. Uno studio dell'energia di tensione in funzione della dimensione dell'anello rivela che il cicloalcano più piccolo (C3) presenta la tensione massima a causa dell'eccessiva compressione degli  angoli di legame. All'aumentare della dimensione dell'anello, gli angoli di legame si avvicinano al valore ideale di 109° con il cicloesano (C6) privo di tensioni. Ulteriori tensioni nei cicloalcani superiori (da C7 a C9) derivano dai loro angoli di legame non ideali.