Eine funktionelle Gruppe ist ein Atom oder eine Atomgruppe, die das Verhalten eines Moleküls bestimmt, etwa die Hydroxygruppe $-\mathrm{OH}$. Verbindungen mit derselben Gruppe bilden eine Stoffklasse. Der Rest des Moleküls, die Kohlenwasserstoffkette, ist meist unpolar und ändert die Eigenschaften nur schrittweise.

Eine homologe Reihe entsteht, wenn man die Kette immer um eine $\mathrm{CH_2}$-Gruppe verlängert. Alle Glieder haben dieselbe allgemeine Summenformel, zum Beispiel $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$ für die Alkane. Siedetemperatur und Löslichkeit ändern sich in der Reihe gleichmäßig.

Die allgemeine Formel gilt für offenkettige Verbindungen mit einer Gruppe, $n$ ist die Zahl der C-Atome.

Bei Alkanalen und Alkanonen besteht die Gruppe aus einer C=O-Bindung. Im Alkanal sitzt sie am Kettenende, im Alkanon mitten in der Kette. Ein Alkanon hat mindestens 3 C-Atome.

Der systematische Name entsteht in vier Schritten:

• Stamm: Suche die längste Kette, die die funktionelle Gruppe (bei Alkenen und Alkinen die Mehrfachbindung) enthält. Ihr Name ist der Stamm: Meth-, Eth-, Prop-, But-, Pent-, Hex-.
• Endung: Sie nennt die Stoffklasse (-an, -en, -in, -ol, -al, -on, -säure, -amin).
• Nummerierung: Nummeriere die Kette so, dass die Gruppe die kleinste Zahl erhält. Die Zahl steht vor der Endung: Propan-2-ol. Bei Alkanalen und Carbonsäuren liegt die Gruppe am Kettenende, dort entfällt die Zahl.
• Seitenketten: Alkylgruppen ($-\mathrm{CH_3}$ Methyl, $-\mathrm{C_2H_5}$ Ethyl) und Halogene stehen als Vorsilben mit Positionszahl, alphabetisch geordnet; mehrfach vorhanden mit di-, tri-.

Konstitutionsisomere haben dieselbe Summenformel, aber verschieden verknüpfte Atome. Es gibt drei Arten:

• Kettenisomerie: unterschiedlich verzweigte Kette (Butan und 2-Methylpropan).
• Stellungsisomerie: die Gruppe sitzt an anderer Stelle (Propan-1-ol und Propan-2-ol).
• Funktionsisomerie: verschiedene funktionelle Gruppen. Propanal und Propanon haben beide $\mathrm{C_3H_6O}$. Propansäure und Ethansäuremethylester haben beide $\mathrm{C_3H_6O_2}$.

Um eine C=C-Doppelbindung ist keine Drehung möglich. Trägt jedes der beiden C-Atome zwei verschiedene Gruppen, gibt es zwei Anordnungen: Bei cis liegen gleiche Gruppen auf derselben Seite, bei trans auf gegenüberliegenden Seiten. cis- und trans-But-2-en sind verschiedene Stoffe, die etwa bei 4 °C und 1 °C sieden. Diese cis-trans-Isomerie hat dieselbe Verknüpfung, aber eine andere Anordnung im Raum.

Die Siedetemperatur hängt davon ab, welche Kräfte zwischen den Molekülen wirken. Bei ähnlicher Molekülmasse siedet ein Stoff höher, je stärker diese Kräfte sind:

Die polare C=O-Gruppe macht Alkanale und Alkanone zu Dipolen, sie haben aber keine O–H-Gruppe und bilden untereinander keine Wasserstoffbrücken. Alkanole und Carbonsäuren schon. Carbonsäuren bilden sogar Paare mit zwei Brücken. Halogenalkane sieden höher als Alkane gleicher Kettenlänge, sind aber kaum wasserlöslich. Amine bilden schwächere Brücken (N–H) als Alkanole: Ethanamin siedet bei etwa 17 °C, Ethanol bei 78 °C. Das freie Elektronenpaar am Stickstoff nimmt ein Proton auf, Amine reagieren daher basisch.

Die polare OH-Gruppe macht kurze Alkanole wasserlöslich (hydrophil). Der unpolare Kohlenwasserstoffrest wirkt hydrophob. Mit wachsender Kette überwiegt er, und die Löslichkeit in Wasser sinkt.