同系列（homologous series）是官能团和通式都相同的一族化合物，相邻成员相差一个 CH₂。同分异构体（isomer）是分子式相同但结构式不同的化合物。一个概念讲的是一个家族，另一个讲的是两个分子式相同的分子。
怎样的一组分子才是同系列？
烷烃是标准例子。每个成员只有单键，符合通式 CₙH₂ₙ₊₂。
| n | 名称 | 分子式 |
|---|---|---|
| 1 | 甲烷 | CH₄ |
| 2 | 乙烷 | C₂H₆ |
| 3 | 丙烷 | C₃H₈ |
| 4 | 丁烷 | C₄H₁₀ |
沿着表往下，每一步多一个碳和两个氢，也就是一个 CH₂。成员因为官能团相同，化学性质相似；物理性质，例如沸点，随链长逐渐变化。
怎样的两个分子才是异构体？
异构体中每种原子的数目相同，但连接方式不同。分子式相同，结构式不同。C₄H₁₀ 的两种异构体是：
- 丁烷： CH₃CH₂CH₂CH₃，直链。
- 甲基丙烷： CH₃CH(CH₃)CH₃，三个碳的主链，中间的碳上有一个 CH₃ 支链。
怎样判断该用哪个词？
- 写出每个分子的分子式。
- 分子式相同而结构不同，是异构体。
- 分子式相差一个或几个 CH₂ 且官能团相同，属于同一个同系列。
- 两者都不符合，就是不同家族或互不相关。
例题
判断下面每一对分子的关系。
(a) 丙烷和丁烷。(b) propan-1-ol（CH₃CH₂CH₂OH）和 propan-2-ol（CH₃CH(OH)CH₃）。
(a) 丙烷是 C₃H₈，丁烷是 C₄H₁₀。分子式相差 CH₂，两者都是只有单键的烷烃。它们是同一个同系列的成员，不是异构体。
(b) 数 propan-1-ol 的原子：碳 3，氢 3 + 2 + 2 + 1 = 8，氧 1，所以是 C₃H₈O。propan-2-ol：碳 3，氢 3 + 1 + 3 + 1 = 8，氧 1，同样是 C₃H₈O。分子式相同，但 -OH 所连的碳不同。它们是异构体。
还要注意，这两者也都是醇。异构体可以属于同一个家族，是否如此取决于结构差异的方式。
要留意的错误
一个常见错误，是因为两个分子”看起来像”或属于同一家族，就称它们为异构体。
错误答案： 乙烷和丙烷是异构体，因为两者都是烷烃。
学生只对上了家族，忽略了分子式 C₂H₆ 和 C₃H₈ 是不同的。
第二种错误，是以为把丁烷的链画成弯曲就成了新的异构体。在纸上把链弯一下，并不会改变哪个原子与哪个原子相连。两种情况的纠正方法都一样：先比较分子式，再检查原子是怎样连接的。
自我检测
1. 乙烯（C₂H₄）与丙烯（C₃H₆）：是异构体还是同一同系列的成员？说明理由。
查看答案
同一同系列。 两者都是含 C=C 的烯烃，分子式相差一个 CH₂。它们的分子式不同，所以不是异构体。
2. 写出 CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ 和 CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃ 的分子式。它们是异构体吗？
查看答案
第一个有 5 个碳，氢为 3 + 2 + 2 + 2 + 3 = 12，所以是 C₅H₁₂。第二个有 5 个碳，氢为 3 + 1 + 3 + 2 + 3 = 12，同样是 C₅H₁₂。分子式相同而结构不同（直链与支链），所以它们是异构体。
3. 有学生说乙醇（C₂H₆O）和乙酸（C₂H₄O₂）是异构体。对吗？
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不对。它们的分子式不同，分别是 C₂H₆O 和 C₂H₄O₂，所以不可能是异构体。它们也属于不同家族：醇和羧酸。
接下来学什么
下一课画出键合正确的小分子会给你工具，让你画出 C₄H₁₀ 的两种异构体而不违反成键规则。之后有机家族练习题会把两个概念混在一起考。
理解定义、却在解释的措辞上丢分的学生，常能从一对一线上化学补习中受益，老师可以读你写的句子，和你一起把它改得更准确。