En homolog serie hänvisar till organiska molekyler eller föreningar som har en liknande molekylformel, vilket gör att föreningarna har liknande kemiska egenskaper. När föreningens molekylstorlek ökar inom den homologa serien uppvisar de fysikaliska egenskaperna också en gradvis förändring. Huvudskillnaden mellan föreningar i sådana serier är tillsatsen av en extra kol- och divätegrupp, CH2.
Många olika typer av föreningar har homologa serier. De vanligaste serierna inkluderar alkaner, etrar och alkoholer; andra homologa serier inkluderar alkener eller olefiner och alkyner och karboxylsyror. Alkaner är föreningar som bara innehåller kol och väte kopplade med enkelbindningar. Etrar är föreningar som har en eterfunktionell grupp, bestående av ett syre bundet till antingen två alkaner eller till två arylföreningar, avbildade som RO-R’. R och R’ avser de olika alkan- eller arylföreningarna.
Alkoholer innehåller en funktionell grupp som består av ett syre bundet till ett väte (-OH), och alkener har en funktionell grupp av ett kol dubbelbundet till ett annat kol (C=C). Alkyner liknar alkener, även om den funktionella gruppen består av en kolmolekyl med en trippelbindning till en annan kolmolekyl. Karboxylsyror är syror som innehåller minst en karboxylgrupp (-COOH).
Föreningarna i serien kommer att variera med en CH2-enhet och viss molekylvikt. Alkanserien börjar med metan, med en molekylformel CH4 och massan 16.04. Nästa förening är etan, med formeln C2H6 och massan 30.07. Detta följs av butan, formel C4H10 och massa 58.12, och pentan, formel C5H12 och massa 72.15. Som kan ses innehåller etan ett mer kol och två mer väte än metan och har en massa på 14 mer än metan. Detsamma sker mellan etan och butan, och butan och pentan.
De fysikaliska egenskaperna hos dessa föreningar förändras också gradvis när molekylerna blir större. Vanligtvis, när längden på kolkedjan ökar, minskar föreningens förmåga att lösas i vatten, även om detta också är beroende av den funktionella gruppens kemiska natur, eftersom vissa funktionella grupper är mer lösliga i vatten än andra. När kolkedjorna inom den homologa serien blir längre ändras föreningens kokpunkt. Även om den ökar i många fall, om kolkedjan börjar formen förgrenas, kommer kokpunkten att börja minska. Detta är bara ett av undantagen som finns inom de fysiska förändringarna.