1. Теорія хімічної будови О. М. Бутлерова

Теоретичним підґрунтям органічної хімії є теорія будови органічних сполук і теорія реакційної здатності. Історично першою теорією будови органічних сполук була теорія радикалів. У створенні цієї теорії значну роль відіграла теорія зв’язку Й. Берцеліуса, що панувала на той час у неорганічній хімії. Для опису будови органічних речовин хіміки використовували теорію типів Ж. Дюма, унітарну теорію Ш. Жерара й О. Лорана. Але нові відкриття ставили такі запитання, відповідей на які ці теорії дати не могли.

19 вересня 1861 року на з’їзді німецьких натуралістів і лікарів О. М. Бутлеров доповідав про нові ідеї в органічній хімії. Він висунув нове поняття — структура, що відбивало послідовність будови атомів у молекулі. Так народилася структурна теорія, або теорія хімічної будови. Правильність теорії будови О. М. Бутлеров беззаперечно довів, синтезувавши три ізомери C₅H₁₂, існування яких він передбачив теоретично.

Головні положення теорії хімічної будови

1. У молекулах речовин існує чітка послідовність хімічного зв’язування атомів відповідно до їх валентності, що називається хімічною структурою (будовою).  Для зображення послідовності з’єднання атомів у молекулі Бутлеров запропонував використовувати риски (валентні штрихи) між атомами. Так, з огляду на те що в органічних сполуках атом Карбону завжди чотиривалентний, а Гідроген — одновалентний, можна записати формулу найпростішої органічної сполуки, причому така формула може бути лише одна.

2. Хімічні властивості речовин визначаються природою атомів елементів, що їх утворюють, їхньою кількістю й порядком їх з’єднання (хімічною будовою). Тобто хімічні властивості речовини залежать не лише від того, які саме атоми входять до складу речовини (що відбиває молекулярна формула), але й від того, у якій послідовності ці атоми з’єднані один з одним (що відбиває структурна формула).

3. Існування речовин з однаковим складом і молекулярною масою, але різною будовою, зумовлене явищем ізомерії.

Ізомерія — це явище, за якого можуть існувати кілька речовин, які мають той самий склад і ту саму молекулярну масу, але відрізняються хімічною будовою і властивостями.

Речовини, що мають однаковий склад молекул, але різну хімічну будову, а через це — різні властивості, називаються ізомерами.

Наприклад: вуглеводень складу C₄H₁₀ має лише 2 ізомери, а вуглеводень

C₁₀H₂₂ — 74, C₁₄H₃₀ — 1858 ізомерів.

4. Оскільки в конкретних реакціях змінюються лише окремі частини молекули, то дослідження будови продукту реакції допомагає визначити будову вихідної молекули.

5. Хімічна природа (реакційна здатність) окремих атомів молекули змінюється залежно від оточення, тобто від того, з якими атомами інших елементів вони з’єднані.

Теорія хімічної будови дає принципову можливість пізнання геометрії молекули через пізнання її хімічних властивостей. Структурні формули в руках хіміків перетворилися на знаряддя, що дозволяє робити висновки про хімічні властивості сполук, дає можливість систематизувати величезний матеріал органічної хімії, передбачати існування незліченної кількості нових сполук і знаходити способи їх синтезу.

Гомологія — це явище існування подібних за будовою та властивостями органічних речовин, що відрізняються на одну або кілька груп CH₂ — (гомологічних різниць). Речовини, що входять до одного гомологічного ряду,— гомологи.