Chemia organiczna to dział chemii zajmujący się budową, właściwościami, składem, reakcjami i wytwarzaniem związków zawierających węgiel, do których zaliczają się nie tylko węglowodory, ale także związki z dowolną liczbą innych pierwiastków, w tym wodorem (większość związków zawiera co najmniej jedno wiązanie węgiel-wodór), azot, tlen, halogeny, fosfor, krzem i siarka. Ta dziedzina chemii była tradycyjnie ograniczona do związków wytwarzanych przez organizmy żywe, ale została poszerzona o substancje wytwarzane przez człowieka, takie jak tworzywa sztuczne. Spektrum zastosowań związków organicznych jest ogromne i obejmuje m.in. przemysł farmaceutyczny, chemiczny, materiałoznawstwo i rolnictwo.
Wszechstronność węgla sprawia, że jest on podstawą chemii organicznej. Atomy węgla mogą tworzyć cztery wiązania kowalencyjne z innymi atomami, co prowadzi do różnorodnego zestawu związków. Pojedynczy atom węgla może wiązać się z innymi atomami węgla, tworząc łańcuchy lub pierścienie, tworząc w ten sposób szkielet lub szkielet cząsteczki organicznej. Te łańcuchy węglowe można modyfikować poprzez włączenie innych elementów zwanych grupami funkcyjnymi, które określają właściwości i reakcje cząsteczki.
Węglowodory to najprostsze związki organiczne, składające się wyłącznie z węgla i wodoru. Dzielą się one na alkany, alkeny, alkiny i węglowodory aromatyczne w oparciu o ich strukturę i rodzaj wiązań węgiel-węgiel.
Grupy funkcyjne to określone grupy atomów w cząsteczkach, które mają pewne charakterystyczne właściwości niezależnie od innych atomów obecnych w cząsteczce. Są kluczem do zrozumienia chemii i reaktywności cząsteczek organicznych. Niektóre typowe grupy funkcyjne obejmują:
Izomery to związki o tym samym wzorze cząsteczkowym, ale o różnych układach strukturalnych, a co za tym idzie, o różnych właściwościach. Izomeria jest kluczową koncepcją w chemii organicznej, ponieważ wyjaśnia, w jaki sposób cząsteczki zawierające te same atomy mogą mieć różne struktury i właściwości. Istnieją dwa główne typy izomerii: izomery strukturalne (lub konstytucyjne), które różnią się kowalencyjnym układem atomów, oraz stereoizomery, które mają takie same kowalencyjne układy, ale różnią się przestrzennym układem atomów. Przykład izomerii strukturalnej można zobaczyć w przypadku butanu \(C 4H {10}\) , który ma dwa izomery: n-butan i izobutan. Stereoizomeria obejmuje enancjomery, które są swoimi lustrzanymi odbiciami i nie można ich nakładać na siebie, jak lewa i prawa ręka.
Reakcje organiczne to reakcje chemiczne z udziałem związków organicznych. Do podstawowych typów reakcji organicznych zalicza się:
Chemia organiczna to rozległa i fascynująca dziedzina, która odgrywa kluczową rolę w zrozumieniu składu chemicznego i procesów zachodzących w organizmach żywych, a także w opracowywaniu nowych materiałów i środków farmaceutycznych. Rozumiejąc podstawowe pojęcia chemii organicznej, takie jak struktura i reaktywność cząsteczek organicznych, węglowodorów, grup funkcyjnych, izomeria i reakcje organiczne, zyskuje się wgląd w chemiczne podstawy życia i syntezę nowych związków.
