Muitos elementos podem ser substituídos por hidrogênio em compostos orgânicos, mas os mais comuns são:

* halogênios (f, cl, br, i): Estas são as substituições mais comuns para o hidrogênio. Eles formam haloalquanos (por exemplo, clorometano, CH3Cl), que são importantes em muitas aplicações industriais.

* oxigênio (O): O oxigênio pode ser incorporado a moléculas orgânicas de várias maneiras, formando álcoois (por exemplo, etanol, CH3CH2OH), éteres (por exemplo, dietil éter, CH3CH2och2CH3) e cetonas (por exemplo, acetona, CH3Coch3).

* nitrogênio (n): O nitrogênio pode ser encontrado em aminas (por exemplo, metilamina, CH3NH2), amidas (por exemplo, acetamida, CH3CONH2) e muitos outros grupos funcionais.

* enxofre (s): O enxofre pode substituir o hidrogênio em tióis (por exemplo, metanetiol, CH3SH) e tioéteres (por exemplo, dimetilsulfeto de dimetil, CH3SCH3).

* fósforo (P): O fósforo pode ser encontrado em compostos organofosforados, que são importantes em muitos sistemas biológicos e processos industriais.

* metais (por exemplo, Li, Mg, Cu): Embora menos comuns, os metais também podem ser incorporados aos compostos orgânicos, formando compostos organometálicos. Esses compostos têm várias aplicações em síntese orgânica e catálise.

A substituição do hidrogênio por outros elementos influencia significativamente as propriedades químicas e físicas dos compostos orgânicos resultantes.