La chimica organica si occupa delle caratteristiche chimiche e fisiche delle molecole organiche. Si definiscono convenzionalmente composti organici i composti del carbonio con eccezione degli ossidi, monossido e diossido, e dei sali di quest'ultimo: anione idrogenocarbonato ed anione carbonato rispettivamente, derivati solo formalmente dall'acido carbonico (in realtà inesistente in soluzione acquosa), oltre ad altre piccole eccezioni.
La grande capacità di legame dell'atomo di carbonio consente un gran numero di legami diversi con altri atomi. Mentre molte sostanze inorganiche non vengono modificate dall'influenza della temperatura e dei reagenti catalitici, le reazioni organiche avvengono spesso a temperatura ambiente o a temperature leggermente elevate con quantità catalitiche di reagenti. La formazione della moltitudine di sostanze naturali (coloranti vegetali e animali, zuccheri, grassi, proteine, acidi nucleici) e, in ultima analisi, degli organismi viventi conosciuti si basa anche su questa capacità di legarsi.[1]
Oltre al carbonio, le molecole organiche contengono spesso idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e alogeni come elementi; la struttura chimica e i gruppi funzionali sono alla base della diversità delle singole molecole.
Nell'analisi organica, le singole sostanze vengono prima separate fisicamente da una miscela di sostanze e caratterizzate (punto di fusione, punto di ebollizione, indice di rifrazione), quindi vengono determinati la composizione elementare (analisi elementare), la massa molecolare e i gruppi funzionali (con l'aiuto di reagenti chimici, NMR, spettroscopia IR e UV).
L'effetto dei reagenti (acidi, basi, sostanze inorganiche e organiche) sulle sostanze organiche viene analizzato per determinare le regolarità dei reagenti chimici su determinati gruppi funzionali e gruppi di sostanze.
La chimica organica sintetizza sostanze organiche naturali (ad esempio zuccheri, peptidi, coloranti naturali, alcaloidi, vitamine) e sostanze organiche sconosciute in natura (plastiche, scambiatori di ioni, farmaci, pesticidi, fibre sintetiche per l'abbigliamento).
Negli ultimi 150 anni, gli sviluppi della chimica organica hanno avuto un impatto significativo sulla salute umana, sull'alimentazione, sull'abbigliamento e sulla varietà dei beni di consumo disponibili. Ha contribuito in modo determinante alla prosperità dell'umanità.