Organische chemie is de tak van de chemie die zich bezighoudt met de structuur, eigenschappen, samenstelling, reacties en bereiding van koolstofhoudende verbindingen, die niet alleen koolwaterstoffen omvatten, maar ook verbindingen met een willekeurig aantal andere elementen, waaronder waterstof (de meeste verbindingen bevatten ten minste één koolstof-waterstofbinding), stikstof, zuurstof, halogenen, fosfor, silicium en zwavel. Dit vakgebied van de chemie was traditioneel beperkt tot verbindingen die door levende organismen werden geproduceerd, maar is verbreed tot door de mens gemaakte stoffen zoals kunststoffen. Het toepassingsgebied van organische verbindingen is enorm en omvat onder meer de farmaceutische, chemische, materiaalwetenschap en landbouwindustrie.
De veelzijdigheid van koolstof maakt het tot de ruggengraat van de organische chemie. Koolstofatomen kunnen vier covalente bindingen vormen met andere atomen, wat leidt tot een gevarieerde reeks verbindingen. Een enkel koolstofatoom kan zich binden met andere koolstofatomen en ketens of ringen vormen, waardoor het skelet of raamwerk van een organisch molecuul ontstaat. Deze koolstofketens kunnen worden gemodificeerd door de opname van andere elementen, functionele groepen genaamd, die de eigenschappen en reacties van het molecuul bepalen.
Koolwaterstoffen zijn de eenvoudigste organische verbindingen, uitsluitend samengesteld uit koolstof en waterstof. Ze zijn onderverdeeld in alkanen, alkenen, alkynen en aromatische koolwaterstoffen op basis van hun structuur en soorten koolstof-koolstofbindingen.
Functionele groepen zijn specifieke groepen atomen binnen moleculen die bepaalde karakteristieke eigenschappen hebben, ongeacht de andere atomen die in een molecuul aanwezig zijn. Ze zijn de sleutel tot het begrijpen van de chemie en reactiviteit van organische moleculen. Enkele veel voorkomende functionele groepen zijn onder meer:
Isomeren zijn verbindingen met dezelfde molecuulformule maar met verschillende structurele arrangementen en dus verschillende eigenschappen. Isomerie is een cruciaal concept in de organische chemie omdat het verklaart hoe moleculen met dezelfde atomen verschillende structuren en eigenschappen kunnen hebben. Er zijn twee hoofdtypen isomerie: structurele (of constitutionele) isomeren, die verschillen in de covalente rangschikking van hun atomen, en stereo-isomeren, die dezelfde covalente rangschikking hebben maar verschillen in de ruimtelijke rangschikking van hun atomen. Een voorbeeld van structurele isomerie is te zien met butaan \(C 4H {10}\) , dat twee isomeren heeft: n-butaan en isobutaan. Stereo-isomerie omvat enantiomeren, die spiegelbeelden van elkaar zijn en niet over elkaar heen kunnen worden gelegd, zoals linker- en rechterhand.
Organische reacties zijn chemische reacties waarbij organische verbindingen betrokken zijn. De basistypen van organische reacties omvatten:
Organische chemie is een enorm en fascinerend vakgebied dat een cruciale rol speelt bij het begrijpen van de chemische samenstelling en processen van levende organismen, evenals bij de ontwikkeling van nieuwe materialen en farmaceutische producten. Door de basisconcepten van de organische chemie te begrijpen, zoals de structuur en reactiviteit van organische moleculen, koolwaterstoffen, functionele groepen, isomerie en organische reacties, krijgt men inzicht in de chemische basis van het leven en de synthese van nieuwe verbindingen.
