Homologinen sarja viittaa orgaanisiin molekyyleihin tai yhdisteisiin, joilla on samanlainen molekyylikaava, mikä aiheuttaa yhdisteillä samanlaiset kemialliset ominaisuudet. Kun yhdisteen molekyylikoko kasvaa homologisessa sarjassa, myös fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat asteittain. Suurin ero tällaisten sarjojen yhdisteiden välillä on ylimääräisen hiili- ja divetyryhmän CH2 lisääminen.
Monilla erityyppisillä yhdisteillä on homologisia sarjoja. Yleisimpiä sarjoja ovat alkaanit, eetterit ja alkoholit; muita homologisia sarjoja ovat alkeenit tai olefiinit ja alkyynit ja karboksyylihapot. Alkaanit ovat yhdisteitä, jotka sisältävät vain hiiltä ja vetyä, jotka on kytketty yhdyssidoksilla. Eetterit ovat yhdisteitä, joissa on eetterifunktionaalinen ryhmä, joka koostuu hapesta, joka on sitoutunut joko kahteen alkaaniin tai kahteen aryyliyhdisteeseen, joita kuvataan RO-R ‘: na. R ja R ‘tarkoittavat erilaisia alkaani- tai aryyliyhdisteitä.
Alkoholit sisältävät funktionaalisen ryhmän, joka koostuu vedystä (-OH) sitoutuneesta hapesta, ja alkeeneilla on funktionaalinen ryhmä hiilestä, joka on kaksoissidottu toiseen hiileen (C = C). Alkyynit ovat samanlaisia kuin alkeenit, vaikka funktionaalinen ryhmä koostuu hiilimolekyylistä, jolla on kolmoissidos toiseen hiilimolekyyliin. Karboksyylihapot ovat happoja, jotka sisältävät vähintään yhden karboksyyliryhmän (-COOH).
Sarjan yhdisteet vaihtelevat CH2 -yksikön ja tietyn molekyylimassan mukaan. Alkaanisarja alkaa metaanilla, jonka molekyylikaava on CH4 ja massa 16.04. Seuraava yhdiste on etaani, jonka kaava on C2H6 ja massa 30.07. Tätä seuraa butaani, kaava C4H10 ja massa 58.12, ja pentaani, kaava C5H12 ja massa 72.15. Kuten voidaan nähdä, etaanissa on yksi hiili ja kaksi enemmän vetyä kuin metaani, ja sen massa on 14 enemmän kuin metaani. Sama tapahtuu etaanin ja butaanin sekä butaanin ja pentaanin välillä.
Myös näiden yhdisteiden fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat vähitellen molekyylien kasvaessa. Tyypillisesti hiiliketjun pituuden kasvaessa yhdisteen kyky liuottaa veteen vähenee, vaikka tämä riippuu myös funktionaalisen ryhmän kemiallisesta luonteesta, koska jotkut funktionaaliset ryhmät liukenevat veteen paremmin kuin toiset. Kun hiiliketjut homologisessa sarjassa pitenevät, yhdisteen kiehumispiste muuttuu. Vaikka se kasvaa monissa tapauksissa, jos hiiliketju alkaa muodostaa haaroja, kiehumispiste alkaa laskea. Tämä on vain yksi fyysisten muutosten poikkeuksista.