الكيمياء العضوية هي فرع الكيمياء الذي يتعامل مع البنية والخصائص والتركيب والتفاعلات وتحضير المركبات المحتوية على الكربون، والتي لا تشمل الهيدروكربونات فحسب، بل تشمل أيضًا المركبات التي تحتوي على أي عدد من العناصر الأخرى، بما في ذلك الهيدروجين (معظم المركبات تحتوي على الأقل على رابطة واحدة بين الكربون والهيدروجين)، والنيتروجين والأكسجين والهالوجينات والفوسفور والسيليكون والكبريت. كان هذا المجال من الكيمياء يقتصر تقليديًا على المركبات التي تنتجها الكائنات الحية، ولكن تم توسيعه ليشمل المواد التي يصنعها الإنسان مثل البلاستيك. نطاق استخدام المركبات العضوية هائل ويشمل الصناعات الدوائية والكيميائية وعلوم المواد والصناعات الزراعية وغيرها.
إن تعدد استخدامات الكربون يجعله العمود الفقري للكيمياء العضوية. يمكن لذرات الكربون أن تشكل أربع روابط تساهمية مع ذرات أخرى، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من المركبات. يمكن لذرة كربون واحدة أن ترتبط مع ذرات كربون أخرى لتشكل سلاسل أو حلقات، مما يؤدي إلى تكوين الهيكل العظمي أو الإطار لجزيء عضوي. ويمكن تعديل سلاسل الكربون هذه عن طريق إدراج عناصر أخرى تسمى المجموعات الوظيفية، والتي تحدد خصائص وتفاعلات الجزيء.
الهيدروكربونات هي أبسط المركبات العضوية، وتتكون حصريًا من الكربون والهيدروجين. يتم تصنيفها إلى الألكانات والألكينات والألكاينات والهيدروكربونات العطرية بناءً على تركيبها وأنواع روابط الكربون الكربونية.
المجموعات الوظيفية هي مجموعات محددة من الذرات داخل الجزيئات التي لها خصائص مميزة معينة بغض النظر عن الذرات الأخرى الموجودة في الجزيء. فهي أساسية لفهم كيمياء وتفاعلية الجزيئات العضوية. تتضمن بعض المجموعات الوظيفية الشائعة ما يلي:
الأيزومرات هي مركبات لها نفس الصيغة الجزيئية ولكن لها ترتيبات هيكلية مختلفة، وبالتالي لها خصائص مختلفة. تعتبر الأيزومرية مفهومًا حاسمًا في الكيمياء العضوية لأنها تشرح كيف يمكن للجزيئات التي لها نفس الذرات أن يكون لها هياكل وخصائص مختلفة. هناك نوعان رئيسيان من الأيزومرية: الأيزومرات الهيكلية (أو البنيوية)، والتي تختلف في الترتيب التساهمي لذراتها، والأيزومرات الفراغية، التي لها نفس الترتيب التساهمي ولكنها تختلف في الترتيب المكاني لذراتها. يمكن رؤية مثال على الأيزومرية الهيكلية مع البيوتان \(C 4H {10}\) ، الذي يحتوي على اثنين من الأيزومرات: n-بيوتان وإيزوبيوتان. تتضمن الأيزومرية المجسمة المتصاوغات الضوئية، وهي صور مرآة لبعضها البعض ولا يمكن تركيبها، مثل اليد اليسرى واليمنى.
التفاعلات العضوية هي تفاعلات كيميائية تتضمن مركبات عضوية. تشمل الأنواع الأساسية للتفاعلات العضوية ما يلي:
الكيمياء العضوية هي مجال واسع ورائع يلعب دورًا حاسمًا في فهم التركيب الكيميائي وعمليات الكائنات الحية وكذلك في تطوير مواد ومستحضرات صيدلانية جديدة. من خلال فهم المفاهيم الأساسية للكيمياء العضوية، مثل بنية وتفاعلية الجزيئات العضوية، والهيدروكربونات، والمجموعات الوظيفية، والأيزومرية، والتفاعلات العضوية، يكتسب المرء نظرة ثاقبة للأساس الكيميائي للحياة وتخليق المركبات الجديدة.
