Самая простая из углеводородных молекул — метан (CH4), в молекуле которого один атом углерода и четыре атома водорода. Следующий по простоте — этан (C2H6) — имеет два атома углерода и шесть атомов водорода. Развивая связь между метаном и этаном, можно выделить целый класс углеводородов. Известные как парафины, они представляют собой семейство цепочечных молекул с химической формулой CnH2n + 2. Эти молекулы также называют насыщенными, поскольку каждый из четырех валентных электронов на атоме углерода, доступных для связи, занят одним атомом водорода или углерода. Поскольку эти «одиночные» связи не оставляют ни одного валентного электрона, доступного для обмена с другим атомом, молекулы парафинов, как правило, химически устойчивы.
Парафины могут быть расположены в виде прямых (обычные парафины, такие как бутан; см. рисунок) или разветвленных (изопарафины) цепочек. Большинство парафиновых соединений в природных нефтях — это нормальные парафины, в то время как изопарафины часто образуются в процессе переработки. Нормальные парафины уникально плохи в качестве моторного топлива, в то время как изопарафины обладают хорошими характеристиками сгорания в двигателях. Длинноцепочечные парафины являются основными компонентами восков.
Если молекула углеводорода содержит более четырех атомов углерода, они могут образовывать не разветвленную или прямую цепь, а замкнутую кольцевую структуру, называемую циклосоединением. Насыщенные циклосоединения называются нафтенами. Нафтеновые нефти, как правило, являются плохим сырьем для производства смазочных материалов, но они легче превращаются в высококачественные бензины, чем парафиновые соединения.
