По сравнению с насыщенными углеводородами алкены легко окисляют­ся, например раствором перманганата калия или хромовой смесью (рас­твор дихромата калия К₂Сr₂О₇ в концентрированной серной кислоте). Со­став образующихся продуктов в очень большой степени зависит от условий протекания процесса и от природы окислителя. Как установил русский химик Егор Егорович Вагнер (1849—1903), продуктом окисления этиле­на однопроцентным раствором КМnО₄ в нейтральной среде является двух­атомный спирт этиленгликоль:

ЗСН₂=СН₂+2КМnО₄+4Н₂О®3СН₂ОН— СН₂ОН+2MnO₂+2KOH.

Эта реакция, носящая имя Вагнера, приводит к обесцвечиванию рас­твора перманганата калия и используется для обнаружения в молекуле кратной связи углерод-углерод. Обесцвечивание бромной воды также служит качественной реакцией на двойную связь.

Открытие этилена имеет давнюю историю. Образование бесцветного го­рючего газа при действии концентрированной серной кислоты на винный (этиловый) спирт впервые описал в 1669 г. немецкий химик и врач Иоганн Иоахим Бехер (1635—1682). Эту реакцию и в наши дни используют в ка­честве лабораторного метода получения этилена. В 1 790 г. Джозеф При­стли выделил тот же газ, пропуская пары спирта через раскалённую мед­ную трубку. Голландский химик Дейман обнаружил, что при действии хлора на этилен образуется маслянистая жидкость, названная впослед­ствии «маслом голландских алхимиков»: СН₂=СН₂+Cl₂®CH₂Cl—CH₂Cl (1,2-дихлорэтан).

Благодаря этой интересной особенности этилен долгое время име­новали «маслородным газом» (лат. gas olefiant), а его гомологи (алкены) получили название олефины.

Простейшим представителем углево­дородов с тройной связью ОС явля­ется ацетилен С₂Н₂. Подобно метану и этилену, ацетилен — родоначальник гомологического ряда алкинов (аце­тиленовых углеводородов). Впервые этот газ был выделен в 1836 г. Эдмун­дом Дэви, двоюродным братом Гемфри Дэви, при разложении водой кар­бида калия: К₂С₂+2Н₂О=С₂Н₂+2КОН, полученного при сплавлении металлического калия с углём. Эдмунд Дэви описал свойства одного из про­дуктов этой реакции, названного им «новым газообразным двууглеродистым водородом»: его растворимость в воде, плотность, горение на воздухе ярким коптящим пламенем, способ­ность взаимодействовать с хлором. В 1855 г. М. Бертло получил ацетилен в разряде электрической дуги между угольными электродами в атмосфере водорода: 2С+Н₂®СHºСН.

Углеводороды с двумя двойными связями называют алкадиенами (диеновыми углеводородами). Особенными свойства­ми обладают диены, в молекулах которых двойные связи раз­делены одинарной. Это приводит к взаимодействию двух p-связей, образующих единую p-систему молекулы, и пере­распределению электронной плотности: в промежутке ме­жду кратными связями она оказывается более высокой.

Простейшим примером соединений такого рода явля­ется дивинил (бутадиен-1,3). При комнатной температуре это бесцветный газ с характерным резким запахом, легко конденсирующийся в жидкость (t_кип = -4,4 °С).

Непредельные углеводороды содержат одну или несколько кратных углерод-углеродных связей. Соединения с од­ной двойной связью в молекуле — алкены (олефины). Подобно алканам, они образуют гомологический ряд, простейший представитель которо­го — этилен С₂Н₄ (этен).

Помимо изомерии углеродного скелета для алкенов возможна изоме­рия положения кратной связи и гео­метрическая цис-транс-изомерия (см. статью «Почему их так много?»).

Природный метан образуется при гниении органических соединений. Выде­ление пузырьков этого газа можно наблюдать, если провести палкой по дну заболоченного водоёма: недаром метан называют болотным газом. А недав­но стало известно, что на дне Мирового океана находятся огромные запа­сы метана в виде хлопьев, напоминающих снег или рыхлый лёд. С точки зре­ния химии, эти хлопья — газовые гидраты (например, СН₄•6Н₂О), которые принадлежат к классу клатратов (от лат. clatratus — «решётчатый»). Так на­зывают соединения, образованные включением молекул одного типа (мо­лекул гостя) в полости кристаллического каркаса молекул другого типа (мо­лекул хозяина); при этом никакой специфической связи между молекулами гостя и хозяина не возникает. Метановые гидраты имеют кристаллическую структуру льда, где в полостях расположены молекулы метана.

Горение такого вещества производит незабываемое впечатление: кажет­ся, что пылает снег. А после сгорания на месте газового гидрата остаётся лишь лужица воды. Мировые запасы метана в виде газовых гидратов соста­вляют 2•10¹⁶ м³. Это в десятки раз больше, чем запасы всех остальных ви­дов топлива (угля, нефти, торфа). А учитывая, что основные естественные энергоресурсы расходуются очень быстро, было бы очень заманчиво най­ти способ использования этого богатства.

Органические соединения, в состав ко­торых помимо углерода и водорода входят атомы галогенов, например СН₃I, CCl₂F₂, CH₂=CHCl, называют галогенопроизводными углеводородов. В Сред­ние века алхимикам был известен всего лишь один представитель этого класса соединений — хлористый этил (хлор-этан) C₂H₅Cl — бесцветный, легко сжи­жающийся газ (t_кип=12 °С), хорошо растворимый в этиловом спирте. Васи­лий Валентин представлял его образо­вание из смеси поваренной соли, купо­росного масла  (серной  кислоты)  и винного (этилового) спирта как «соеди­нение духа обычной соли с духом вина». Глаубер получил это вещество в 1648 г. взаимодействием этилового спирта с соляной кислотой:

С₂Н₅ОН+HCl=C₂H₅Cl+Н₂О.