Ugljikovodici su samo spojevi ugljika i vodika i mogu se podijeliti u dvije vrste: alifatski ugljikovodici i aromatični ugljikovodici. Potonji posjeduju višestruku vezu plus posebnu vrstu stabilizacije zvanu aromatičnost, koja mijenja način na koji kemijski međusobno djeluju. Toluen i ksilen su aromatski ugljikovodici, derivati benzena, s njegovom kemijskom formulom C6H6. Skeletni atomi ugljika u benzenu tvore ono što nalikuje Ferrisovom kotaču, sa šest atoma vodika koji odgovaraju automobilima. Benzen se mijenja u toluen i ksilen supstitucijom vodikovih atoma metilnim skupinama (CH3-).
Toluen i ksilen razlikuju se po stupnju metil-supstitucije. Samo jedan atom vodika zamijenjen je metilom u toluenu, koji ima kemijsku formulu C6H5CH3. Iako postoji šest ugljikovih atoma u benzenskom prstenu, svi su kemijski jednaki, kao što sugerira simetrija. Iz tog razloga, nije važno na koji se ugljik veže metilna skupina, jer je rezultat isti u svakom slučaju. Nema potrebe numerirati ugljikove atome toluena u prstenu, budući da je svaka molekula toluena identična, što pojednostavljuje obradu, budući da nema izomera za odvajanje.
Ksilen je di-supstituirani benzen, koji ima dvije metilne skupine koje zamjenjuju dva atoma vodika. Zapravo postoje tri različite vrste ili izomera ksilena. Atomi u dijelu strukture benzenskog prstena označeni su kao jedan do šest. Počevši od ugljika gornjeg prstena i idući u smjeru kazaljke na satu, tri varijante su orto-ksilen ili 1-dimetilbenzen; meta-ksilen, ili 2-dimetilbenzen; i para-ksilen, ili 1-dimetil benzen. Dio benzenskog prstena svake strukture je napisan C3H1,4.
Benzen posjeduje izvanredna svojstva otapala za mnoge primjene. Nažalost, benzen oštećuje sposobnost tijela da se bori protiv infekcije i usko je povezan s razvojem leukemije kod radnika. Toluen i ksilen su posebno važni kao zamjenska otapala za benzen. Ove tvari se ne koriste samo kao otapala; kao što dobro poznata slova “TNT” označavaju, toluen se koristi u proizvodnji snažnog eksploziva, trinitrotoluena. Drugi koristan derivat toluena proizvodi se jednostavnom oksidacijom njegove metilne skupine, što rezultira benzojevom kiselinom, komercijalno važnim konzervansom.
Ksileni se mogu koristiti zajedno, kao “ksilol” ili “mješoviti ksileni”, ili se mogu koristiti pojedinačno. Kao iu slučaju benzena i toluena, ksileni se koriste kao otapala. U sintezi, orto- i para-izomeri ksilena mogu oksidirati svoje metilne bočne lance da nastanu važne dikarboksilne kiseline, tereftalnu kiselinu i ortoftalnu kiselinu. Ftalne kiseline se koriste u proizvodnji poliestera, alkidnih smola i plastifikatora. Također se koriste u proizvodnji specijalnih kemikalija kao što su antrakinon i fenolftalein.