خلال القرن التاسع عشر استطاع الكيميائيون فصل العديد من المواد العضوية، واكتشفوا أن أغلب المركبات العضوية تتكوّن أساسًا من الكربون متحدًا مع الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين بنسب متفاوتة. وقد لاحظ الكيميائيون أنه في حالات بعينها يوجد مركبان عضويان منفصلان لهما خواص مختلفة لكنهما يتركبان من نفس العناصر وبنفس النسب. وقد سمّى برزيليوس هذ النوع من المركبات باسم المماكبات. وتحتوي المماكبات على نفس الأنواع من الذرات وبنفس العدد ولكنها تختلف في الطريقة التي ترتبط الذرات فيها بعضها ببعض.
السير وليم Aبيركن اكتشف أول صبغة مصنعة، بالمصادفة عام 1856م، حيث حصل على اللون البنفسجي الزاهي عندما كان يريد تحضير مادة الكينين من منتجات قطران الفحم.
في منتصف القرن التاسع عشر بدأ الكيميائيون في إدخال بعض الأفكار حول الصيغة البنائية في نظرياتهم. فقد طوروا نظرية التكافؤ لتوضيح كيفية اتحاد الذرات لتكون الجزيئات. ويشير التكافؤ إلى العدد العادي للروابط التي يمكن لذرة ما تكوينها مع الذرات الأخرى. في عام 1858م، اقترح الكيميائي الألماني فريدريك كيكول فون سترادونتز، أن ذرات الكربون يمكن أن ترتبط مع أربع ذرات أخرى، ويمكنها أن ترتبط بعضها مع بعض لتكوين سلسلة. وبناءً على أفكاره عرف الكيميائيون المركبات العضوية على أنها جزيئات أساسها هيكل يعتمد على روابط من ذرة كربون لأخرى (أي كربون ـ كربون) إضافة للروابط الأخرى التي تربط ذرات الكربون مع ذرات الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين وذرات قليلة أخرى.