De la naturaleza tetraédrica del carbono se deducen algunas conclusiones muy importantes. En primer lugar, las estructuras de Kekulé, tales como las 1a y 1b representadas, que tienen tres grupos distintos (H, A y B) unidos al carbono, no representan isómeros de posición. Esto resulta obvio inmediatamente cuando se las mira en perspectiva (1c y 1d), pues se ve que las dos estructuras son idénticas excepto por su orientación en el espacio; la 1c se puede superponer con la 1d sin más que darle un giro de 120 grados alrededor del eje de su enlace C-A, después de lo cual se ve que las posiciones de todos los átomos en cada estructura son las mismas. 

Sin embargo, si hay cuatro grupos diferentes unidos a un átomo de carbono, la situación es distinta. Vemos cómo una estructura de este tipo (2a) tiene una estructura imagen especular (2b) que no es superponible con ella; es decir, no hay manera de girar la estructura 2b en el espacio tal que consiga superponerla a la 2a. A este respecto las estructuras 2a y 2b son similares a las manos derecha e izquierda. Estas estructuras, imágenes especulares no superponibles, se llaman enantiómeros. Siempre que un átomo de carbono tiene cuatro átomos o grupos distintos unidos a él, son posibles dos estructuras enantiómeras, y por ello existirán dos estereoisómeros.

Cada enantiómero presenta el fenómeno de la actividad óptica (giro del plano de polarización de la luz polarizada), por lo que a dichos enantiómeros se les conoce también por el nombre de isómeros ópticos. Según veremos, un enantiómero gira el plano de polarización de la luz polarizada a la derecha, y el otro enantiómero gira el plano en igual cantidad hacia la izquierda.

Una mezcla equimolecular de dos enantiómeros se llama mezcla racémica o racemato. Los racematos son ópticamente inactivos, ya la actividad debida a un enantiómero está exactamente compensada por la del otro enantiómero. Se dice que una reacción química tiene lugar con racemización total cuando implica la conversión de un compuesto ópticamente activo en un producto racémico ópticamente inactivo, según se indica en la figura siguiente.

Un átomo de carbono que soporta cuatro sustituyentes distintos se llama carbono asimétrico, y a menudo se lo designa mediante un asterisco, según se indica en la fórmula siguiente.

Así, las moléculas que contienen átomos de carbono asimétricos pueden existir como enantiómeros, pero las moléculas con menos de cuatro sustituyentes distintos en los átomos de carbono, ordinariamente no. El estudiante debe comprobar por sí mismo que la imagen especular de una estructura tal como la 1c es superponible con la estructura 1d, y por ello que la enantiomería resulta imposible en estructuras de este tipo.