Hidrocarburile sunt compuși numai de carbon și hidrogen și pot fi împărțite în două tipuri: hidrocarburi alifatice și hidrocarburi aromatice. Acestea din urmă posedă legături multiple plus un tip special de stabilizare numit aromaticitate, care modifică modul în care interacționează chimic. Toluenul și xilenul sunt hidrocarburi aromatice, derivați ai benzenului, cu formula sa chimică C6H6. Atomii de carbon scheletici din benzen formează ceea ce seamănă cu o roată Ferris, cu cei șase atomi de hidrogen corespunzând mașinilor. Benzenul se transformă în toluen și xilen prin înlocuirea atomilor de hidrogen cu grupări metil (CH3-).
Toluenul și xilenul diferă prin gradul lor de substituție cu metil. Doar un atom de hidrogen este înlocuit cu un metil în toluen, care are formula chimică C6H5CH3. Deși există șase atomi de carbon într-un inel benzenic, toți sunt egali din punct de vedere chimic, așa cum sugerează simetria. Din acest motiv, nu contează la ce carbon se atașează gruparea metil, deoarece rezultatul este același în fiecare caz. Nu este nevoie să numerotați atomii de carbon din ciclul toluenului, deoarece fiecare moleculă de toluen este identică, ceea ce simplifică procesarea, deoarece nu există izomeri de separat.
Xilenul este benzen disubstituit, având două grupări metil care înlocuiesc doi atomi de hidrogen. Există de fapt trei tipuri sau izomeri diferiți de xilen. Atomii din porțiunea inelului de benzen a structurii sunt etichetați ca unu până la șase. Începând cu carbonul inelului superior și mergând în sensul acelor de ceasornic, cele trei soiuri sunt orto-xilen sau 1-dimetilbenzen; meta-xilen sau 2-dimetilbenzen; şi para-xilen sau 1-dimetil benzen. Porțiunea inelului benzenic a fiecărei structuri este scrisă C3H1,4.
Benzenul are proprietăți remarcabile de solvent pentru multe aplicații. Din păcate, benzenul dăunează capacității organismului de a lupta împotriva infecțiilor și a fost strâns legat de dezvoltarea leucemiei la muncitori. Toluenul și xilenul sunt deosebit de importanți ca solvenți de înlocuire pentru benzen. Aceste substanțe nu sunt folosite doar ca solvenți; după cum indică binecunoscutele litere „TNT”, toluenul este folosit la fabricarea puternicului exploziv, trinitrotoluen. Un alt derivat util de toluen este produs prin simpla oxidare a grupării sale metil, rezultând acid benzoic, un conservant important din punct de vedere comercial.
Xilenii pot fi utilizați împreună, ca „xilol” sau „xilen mixt”, sau pot fi utilizați individual. Ca și în cazul benzenului și toluenului, xilenii sunt utilizați ca solvenți. În sinteză, orto- și para-izomerii xilenului pot avea lanțurile lor laterale de metil oxidate pentru a forma acizi dicarboxilici importanți, acid tereftalic și acid ortoftalic. Acizii ftalici sunt utilizați la fabricarea poliesterilor, rășinilor alchidice și plastifianților. Ele sunt, de asemenea, utilizate în fabricarea de produse chimice de specialitate, cum ar fi antrachinona și fenolftaleina.