Thuyết cấu tạo hoá học do nhà bác học Nga Butlêrôp đề ra năm 1861 gồm 4 luận điểm chính.
1. Trong phân tử, các nguyên tử liên kết với nhau theo một thứ tự xác định phù hợp với hoá trị của chúng. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết đó sẽ tạo ra chất mới, có những tính chất mới.
Ví dụ: Rượu etylic và ete metylic đều có công thức phân tử C2H6O, nhưng chúng có cấu tạo khác nhau.
CH3 CH2 OH CH3 O CH3 Rượu etylic Ete metylic
2. Tính chất của các hợp chất không những phụ thuộc vào thành phần nguyên tố mà còn phụ thuộc vào số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố và thứ tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.
Ví dụ:
Phụ thuộc vào thành phần nguyên tố: CH4 (chất khí) có tính chất khác CCl4 (chất lỏng). Phụ thuộc số lượng nguyên tử: C2H6 có tính chất khác C2H4.
Phụ thuộc thứ tự liên kết giữa các nguyên tử: CH3 CH2 OH có tính chất khác CH3 O CH3.
3. Các nguyên tử trong phân tử ảnh hưởng qua lại với nhau. Các nguyên tử liên kết trực tiếp với nhau, thể hiện ảnh hưởng lẫn nhau mạnh. Những nguyên tử liên kết gián tiếp với nhau (qua các nguyên tử khác) thể hiện ảnh hưởng lẫn nhau yếu hơn.
Ví dụ: Axit Cl3C COOH mạnh hơn axit CH3 COOH hàng ngàn lần là do ảnh hưởng của các nguyên tử clo
làm tăng độ phân cực của liên kết O H.
4. Trong phân tử chất hữu cơ, cacbon có hóa trị IV. Những nguyên tử cacbon không những kết hợp với những nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếp với nhau thành những mạch cacbon khác nhau (mạch không nhánh, mạch có nhánh và mạch vòng).
Ví dụ: