影響活性炭吸附或其他性質的主要因素是氧和氫的存在。這些元素和炭原子發生化學結合，形成了和灰分不同的活性炭的有機部分。根據固體表面不均勻理論，碳素物質中的氧或氫及其他異原子，處于石墨微晶的端部或晶格缺陷處和炭原子相結合。這些原子的原子價隨周圍炭原子是否充分飽和而異，所以反應性相差懸殊。

    希洛夫（Sohilow）在活性炭表面氧化物的研究中，推論炭一氧化物以表面氧化物A、B、C三種狀態存在。表面氧化物的模型，氧化物A在700℃以上的溫度下生成，氧化物B在300℃以上生成，在700℃以上時和CO2反應放出CO。在300~850℃范圍內，氧化物B的一部分轉化為氧化物C。在一般活性炭中，表面氧化物多以“B”的形式存在。氧化物A和B在液相吸附中吸附酸而不吸附堿，而氧化物C在壓力穩定時吸附堿。所以氧化物A和B是堿性氧化物，而氧化物C則是酸性氧化物。

    將碳素物質加熱炭化時，炭以外的元素，如氧、氫等依次脫離炭的構造，由于加熱或炭化條件不同，因而在炭表面形成各種有機官能團，在活性炭表面已檢測出的有機官能團有：羧基、酚型氫氧基、醌型羰基、醚類、過氧化物、酯類、熒光素、炭酸酐、環狀過氧化物等。

    對碳化物進行熱處理，最終可看作是炭。炭結合依次向石墨結晶過渡，其中間產物是非石墨質炭，隨著溫度由低到高，氧、氫等元素相繼離開。這時表面氧化物的形式是：低溫時是含氧多的——COOH，然后是——OH多，高溫狀態下——COOH減少，而C=0增多。