Aromatiska föreningar innefattar en klass av kolväten som inkluderar en sexledad, omättad kolring i vilken pi-bindningsvalenselektronerna är fullständigt delokaliserade eller konjugerade. Dessa föreningar är stabila och rikliga i både naturliga och syntetiska former. Den enklaste av de aromatiska föreningarna är bensen (C6H6), ett brandfarligt cancerframkallande ämne, men ändå en industriellt viktig kemikalie. Namnet aromatisk är baserat på de starka aromerna av många av de större aromatiska föreningarna. Diamanter och grafit, även om de inte anses vara aromatiska föreningar, visar delokaliserad elektrondelning över mycket långa atomavstånd.
Den kovalenta kol-kolbindningen, grunden för organisk kemi, delar två elektroner mellan två intilliggande kolatomer som en enkelbindning, eller fyra elektroner mellan två kol i en dubbelbindning. Ett konjugerat system har en serie alternerande enkel- och dubbelbindningar som kan representeras av två eller flera Lewis-strukturer. Konjugation eller resonans uppstår när det finns tillgängliga p-orbitaler, eller d-orbitaler i föreningar med större molekylvikt, i vilka de tillgängliga valenselektronerna ska spridas. Konjugering kan ske i linjära, grenade eller cykliska konfigurationer mellan bindningar av kol-, syre- eller kväveatomer.
Aromaticitet uppstår när elektronerna i kolkedjan delokaliseras ännu mer genom att bilda en sexkolsring med motsvarande tre vardera av alternerande enkel- och dubbelbindningar. Om bensen uppförde sig som en molekyl med tre dubbelbindningar, skulle kemister förvänta sig att molekylens dubbelbindningar skulle vara kortare än enkelbindningarna, men bensens kolbindningslängder är alla lika och i samma plan. Bensen och andra aromatiska föreningar genomgår inte additionsreaktioner som alkener gör. Alkener lägger till grupper över sina dubbelbindningar, medan aromatiska föreningar ersätter en väteatom för en grupp.
Energin som frigörs när cyklohexen hydreras till cyklohexadien genom att tillsätta väte till dubbelbindningen är 28.6 kcal per mol. Hydrogenering av cyklohexadien med två dubbelbindningar frisätter 55.4 kcal/mol eller 27.7 kcal per mol H2. Bensen frisätter 49.8 kcal per mol eller 16.6 kcal per mol H2 vid fullständig hydrering. Det anmärkningsvärt låga värdet är ett mått på stabiliteten hos den aromatiska strukturen.
Kemister förklarar bensens plana morfologi, lika längder på kolbindningar och den låga energin hos dess dubbelbindningar genom att dra slutsatsen att 2p-orbitaler är fördelade över alla sex kol. De delokaliserade pi-orbitalerna visualiseras som att de bildar en torus ovanför och under planet för kolskelettringen. Denna konfiguration förklarar alla dess egenskaper och stöder konceptet med delade pi-orbitaler i andra konjugerade system.
Aromatiska föreningar utövar ofta ett ångtryck, och många av de gasformiga molekylerna kan detekteras av mänskliga näsor. Kanelbark, vintergröna blad och vaniljbönor har alla aromatiska föreningar som människor kan lukta. Syntes av dessa eller liknande föreningar är också grunden för artificiell matarom.
Vissa mycket intressanta aromatiska föreningar består av polycykliska strukturer som delar en eller flera sidor av den sexledade kolringen med en angränsande kolring. Naftalen (C10H8) har två sammanfogade bensenringar; tre ringar sammanfogade linjärt kallas antracen (C14H10), medan sex bensenringar i en cirkel, med en mycket hög nivå av elektrondelokalisering, kallas hexelicen (C26H16). Med ökningen av antalet ringar minskar förhållandet mellan väte och kol, materialet blir stabilare, hårdare och smältpunkten ökar. När förhållandet närmar sig noll är föreningen i huvudsak en annan form av kol. Grafit består av ark av delokaliserade ringstrukturer med sp2 hybridiserade kolatomer och diamanter är hybridiserade sp3 i tredimensionella sammankopplade burliknande strukturer allt på grund av aromaticitet.