有機化学は炭素を含む化合物の構造、性質、組成、反応、合成を扱う化学の一分野で、「生命の化学」とも呼ばれます。生物由来のものだけでなく、すべての炭素ベースの物質を対象としており、生化学、医学、材料科学など多くの分野の基盤となっています。

炭素原子は4つの共有結合を形成する四価性があり、自身と結合して長い鎖、枝分かれ構造、環を形成できます。sp³、sp²、spの状態で安定な結合を作り、それぞれ正四面体、三角平面、直線形の幾何構造を形成します。この多様性こそが有機化学の中心となっています。

炭化水素は飽和炭化水素であるアルカン（二重結合なし）、不飽和炭化水素であるアルキン（三重結合含む）の3種類に大きく分けられ、アルカンは反応性が低く、アルケンとアルキンは複数結合により加成反応起こしやすくなります。

官能基は分子内の特定の原子群で、それ自体が分子の反応性と性質を決定する特性を持ちます。ヒドロキシル基（-OH）、カルボキシル基（-COOH）、アミノ基（-NH₂）などが代表例です。これらの基を理解することで、有機化合物の化学的挙動を予測できます。

アルコールは飽和炭素原子に結合したヒドロキシル基（-OH）を持つ化合物で、一次・二次・三次に分類され、酸化や脱水などの反応を示します。カルボン酸はカルボキシル基（-COOH）を含み、酸としての性質を持ち、プロトンを供与して塩を形成する特徴があります。

立体化学は分子内の原子の三次元配置を扱う分野で、キラル分子が鏡像と重ね合わせられない場合、エナンチオマーを形成します。この立体配置の違いが生物学的受容体との相互作用に影響し、薬学において一方のエナンチオマーが薬効を持ち、もう一方が有害な場合があるため重要です。