La chimie organique est une branche de la chimie qui étudie la structure, les propriétés, la composition, les réactions et la synthèse des composés contenant du carbone. Elle est surnommée la « chimie de la vie » parce que le carbone, grâce à sa capacité unique à former des liaisons stables avec de nombreux éléments, dont lui-même, engendre une immense variété de composés présents dans les systèmes biologiques et les processus synthétiques.

Le carbone est central car il peut former quatre liaisons covalentes (tétra-valence), permettant la construction de chaînes longues, de structures ramifiées et de cycles. Sa petite taille lui permet aussi de former des liaisons stables avec l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le soufre et les halogènes. De plus, sa capacité à se caténiser, c'est-à-dire à former des chaînes avec lui-même, est sans pareille parmi les éléments.

Les alcanes sont des hydrocarbures saturés contenant uniquement des liaisons simples (formule CₙH₂ₙ₊₂). Les alcènes sont des hydrocarbures insaturés contenant au moins une liaison double (formule CₙH₂ₙ). Les alcynes sont des hydrocarbures insaturés contenant une ou plusieurs liaisons triples (formule CₙH₂ₙ₋₂). L'insaturation rend les alcènes et les alcynes plus réactifs que les alcanes.

Les groupes fonctionnels sont des regroupements spécifiques d'atomes au sein des molécules qui déterminent leurs propriétés caractéristiques et leur réactivité chimique. Parmi les groupes fonctionnels courants, on trouve le groupe hydroxyle (-OH) dans les alcools, le groupe carbonyle (C=O) dans les aldéhydes et cétones, et le groupe carboxyle (-COOH) dans les acides carboxyliques.

La stéréochimie étudie l'arrangement tridimensionnel des atomes dans les molécules. Une molécule est chirale si elle n'est pas superposable à son image miroir, ce qui crée des énantiomères. Ce concept est crucial en pharmacie car deux énantiomères d'un même médicament peuvent avoir des effets thérapeutiques ou toxiques très différents.

Les alcools se classent selon l'atome de carbone portant le groupe hydroxyle : primaires (attaché à un seul carbone), secondaires (attaché à deux carbones) ou tertiaires (attaché à trois carbones). Leurs réactions principales incluent l'oxydation, l'estérification avec des acides carboxyliques, et la déshydration pour former des alcènes.

La chimie organique est présente dans de nombreux domaines : les médicaments (conception de composés thérapeutalmatiques), les polymères et plastiques (polyéthylène, polystyrène), la chimie alimentaire (glucides, protéines, vitamines), et l'impact environnemental (matériaux biodégradables ou polluants organiques comme les pesticides).