Organische Verbindungen sind Chemikalien, deren Moleküle Kohlenstoff enthalten. Es gibt keine allgemein akzeptierte, genauere Definition von „organisch“, die die Definition der Eigenschaften organischer Verbindungen erschwert. Heutzutage bezieht sich „organische Verbindungen“ am häufigsten auf Verbindungen, die erhebliche Mengen an Kohlenstoff enthalten, obwohl sie lockerer definiert werden können, um alle Moleküle zu umfassen, die Kohlenstoff enthalten, oder strenger, um nur Moleküle zu umfassen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen enthalten.
Die organisch-anorganische Unterscheidung ist etwas willkürlich und leitet sich zum großen Teil von einer Theorie namens Vitalismus ab, die postuliert, dass die biochemischen Prozesse von Lebewesen eine zusätzliche Energie oder Kraft beinhalten, die bei chemischen Prozessen in unbelebter Materie nicht vorhanden ist. Dies legte den Gedanken nahe, dass sich die an der Biologie der Lebewesen beteiligten Stoffe daher von anderen Stoffen in einer Weise unterscheiden, die über ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften hinausgeht und eine besondere Kategorie bildet, die sich von anderen Stoffen unterscheidet. Vitalismus ist keine allgemein akzeptierte Theorie mehr, und die moderne Biochemie erklärt biologische Prozesse und die Eigenschaften organischer Verbindungen nach den gleichen physikalischen Gesetzen, die auch andere chemische Reaktionen regeln, aber die Kategorie „organisch“ wird weiterhin verwendet, obwohl der Begriff heute auch ein eine Reihe von Verbindungen, die in Lebewesen nicht vorkommen.
Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher organischer Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die aufgrund ihrer Zusammensetzung bzw. der Zusammensetzung ihrer funktionellen Gruppen in kleinere Unterklassen eingeteilt werden und tendenziell ähnliche Eigenschaften aufweisen. Einige organische Kategorien haben interessante Eigenschaften, denen Menschen in ihrem täglichen Leben häufig begegnen. Kohlenwasserstoffe, eine Kategorie, die Gruppen von Molekülen umfasst, die entsprechend ihrer Struktur Alkane, Alkene und Arene genannt werden, bestehen vollständig aus Wasserstoff und Kohlenstoff und setzen beim Verbrennen viel Energie frei, wodurch Kohlenwasserstoffe wie Propan, Butan und Oktan wertvoll werden Brennstoffquellen. Eine andere Art organischer Moleküle, sogenannte Ester, bilden pflanzliche und tierische Öle und Fette.
Eine der wichtigen Eigenschaften organischer Verbindungen ist das Vorhandensein von Struktureinheiten, die als funktionelle Gruppen bezeichnet werden. Dies sind Atomgruppen innerhalb eines Moleküls, die durch eine kovalente Bindung zwischen einem Atom der funktionellen Gruppe und einem Kohlenstoffatom im Hauptkörper des Moleküls mit dem Rest des Moleküls verbunden sind. Ein organisches Molekül kann viele funktionelle Gruppen haben, die maßgeblich für die chemischen Eigenschaften des Moleküls als Ganzes verantwortlich sind, da sich eine bestimmte funktionelle Gruppe unabhängig von der Zusammensetzung des größeren Moleküls, an das sie gebunden ist, mehr oder weniger gleich verhält zu. Organische Moleküle werden oft nach der Art ihrer funktionellen Gruppen klassifiziert und benannt.
Organische Moleküle variieren stark in ihrer Größe. Eine der wichtigen Eigenschaften organischer Verbindungen, die sie in der Biologie so wichtig macht, beruht auf der Tatsache, dass Kohlenstoffatome aneinander binden können, um Ketten von Kohlenstoffatomen in Reihe oder Schleife zu bilden, wobei zusätzliche Atome an einige der Kohlenstoffatome gebunden sind. Viele identische Kopien einzelner Struktureinheiten, genannt Monomere, die aus einer Reihe von Kohlenstoffatomen bestehen, die mit anderen Atomen verbunden sind, die als Seitengruppen bezeichnet werden, können miteinander verbunden werden, um lange sich wiederholende Ketten zu bilden, die Polymere genannt werden.
Organische Verbindungen sind in ihrer Fähigkeit dazu nicht einzigartig, aber Kohlenstoff ist dafür besonders gut geeignet. Ein einzelnes organisches Polymermolekül kann Hunderte von sich wiederholenden Struktureinheiten aufweisen, und komplexere Polymere können separate Verzweigungen aufweisen, die sich von der zentralen Kette abspalten und chemische Bindungen mit anderen Polymerketten eingehen, um ein einzelnes Molekül zu bilden. Einige organische Verbindungen bestehen aus riesigen Strukturen, die Makromoleküle genannt werden.