Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal elementtir. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yer alan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak Dünya'nın yerkabuğunun yaklaşık %0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireç taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğalgazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.
Porfirin, dört metiliden (-CH=) köprüsüyle birbirine bağlı dört pirol halkasından ibaret olan porfin halka sistemi ihtiva eden molekül sistemidir. Bu molekül inorganik yapının organik yani canlı yaşamına nasıl evrildiğinin anlaşılmasını da sağlamıştır. Yani dünyadaki yaşam cansızdan canlıya bu madde ile geçmiştir. Doğada genellikle I ve III numaralı porfirin şekli bulunur. Porfirinlerdeki yan grupların dizilimi simetrik olduğu takdirde Tip I; asimetrik olduğu takdirde Tip III izomerleri oluşur. Tip III izomerleri en fazla bulunan ve önemli olan tiptir.
Kimya ve biyokimyada, yağ asidi, genelde uzun, alifatik kuyruklu bir karboksilik asittir. Uzun karboksilik yağ asitlerinden 4 karbonlu ve daha uzun zincirlileri yağ asidi olarak sayılır; doğal yağları (trigliseritleri) oluşturan yağ asitlerinden söz ederken ise bunların en az 8 karbonlu olduğu varsayılabilir. Çoğu doğal yağ asitlerinin çift sayılı karbon atomu vardır, çünkü bunların biyolojik sentezlerinde iki karbon atomlu asetat kullanılır.
Organik kimya, organik bileşiklerin ve organik maddelerin yani karbon atomlarını içeren çeşitli formlardaki maddelerin yapısını, özelliklerini ve reaksiyonların bilimsel çalışmasını içeren, kimyanın bir alt dalıdır. Yapının incelenmesi yapısal formüllerini belirler. Özelliklerin incelenmesi, fiziksel ve kimyasal özellikleri ve davranışlarını anlamak için kimyasal reaktivitenin değerlendirilmesidir. Organik reaksiyonların incelenmesi doğal ürünlerin, ilaçların ve polimerlerin kimyasal sentezini ve bireysel organik moleküllerin laboratuvarda ve teorik çalışma yoluyla incelenmesidir.
Organik bileşikler, molekülleri karbon içeren kalabalık kimyasal bileşikler sınıfındandır. Aşağıda sunulan tarihsel nedenlerden dolayı, bu bileşiklerin küçük bir kısmı, örneğin karbonatlar, basit karbon oksitleri ve siyanürlerin yanı sıra, karbon allotropları inorganik kabul edilir. "Organik" ve "inorganik" karbon bileşikleri arasındaki ayrım "kimyanın geniş alanını düzenlemek için yararlı olsa da, çoğunlukla rastgeledir".
Esterleşme, esterler genel olarak karbon asitlerinden elde edilmektedirler. Burada karbon asitlerinde bulunan –OH grubu (alkol) bir –OR grubuyla yer değiştirmesi sonucunda oluşmaktadır. Esterleşme tepkimelerin gerçekleşmesi için ısının yanı sıra katalizör olarak da genellikle Sülfürik asit ve hidroklorik asit kullanılmaktadır. Aşağıdaki tabloda asit katalizörle tepkimesini gösteren bir şema görebiliriz.
Karboksilik asitler karboksil grubu olan organik asitlerdir, -C(=O)OH formülüne sahiptirler, bu genelde -COOH veya CO2H olarak da yazılır. Karboksilik asitler Bronsted asitleridir, yani proton vericileridir. Karboksilik asitlerin tuz ve anyonlarına karboksilat denir. Karboksilik asitler, esterlerle fonsiyonel grup izomeridirler. Karboksilik asitlerin en basit dizisi alkanoik asitlerdir, R-COOH formülüyle gösterilirler, R bir hidrojen atomu veya bir alkil grubuna karşılık gelir. Bileşiklerde birden fazla karboksilik asit grubu bulunabilir.
Aminler, amonyaktaki bir veya daha fazla hidrojen atomunun organik radikaller ile değiştirilmesi yöntemiyle türetilmiş organik bileşikler ve fonksiyonel gruplardır. Yapısal olarak aminler amonyağa benzerler, ama bir veya daha fazla hidrojen atomu, alkil veya aril gibi organik sübstitüentlerle yer değiştirmiştir. Bu kuralın önemli bir istisnası RC(O)NR2 tipi bileşiklerdir (C(O) karbonil grubuna karşılık gelir), bunlara amin yerine amid denir. Amidler ve aminlerin yapıları ve özellikleri farklı olduğu için bu ayrım kimyasal olarak önemlidir. Adlandırma açısında biraz akıl karıştırıcı olan bir nokta, bir aminin N-H grubunun N-M (M= metal) ile değişmesi hâlinde buna da amid denmesidir. Örneğin (CH3)2NLi, lityum dimetilamid'dir.
Eterler, iki organik kısmın bir oksijen atomu üzerinden birbirine bağ yapmış organik moleküllerdir. Eterlerin genel formülü R-O-R' şeklindedir. Buradaki R ve R' aynı olabileceği gibi farklı organik kısımlar da olabilirler.
Furanoz, furan türevi, beş köşeli bir basit şekerdir.
Pentoz beş karbon atomlu bir monosakkarittir.
Ketoz, molekül başına bir keton grubu içeren bir monosakkarittir. En basit ketoz, sadece üç karbon atomuna sahip olan ve optik aktivitesi olmayan tek dihidroksiasetondur. Tüm monosakkarit ketozlar indirgeyici şekerlerdir, çünkü bir enol ara ürünü aracılığıyla aldozlara tautomerleşebilirler ve elde edilen aldehit grubu, Tollens testi veya Benedict testinde oksitlenebilir. Glikozitlere bağlanan ketozlar, örneğin sakkarozun fruktoz kısmı durumunda, indirgeyici olmayan şekerlerdir.
Tetroz veya dört karbonlu şeker, dört karbon atomu içeren monosakkaritlere verilen addır. Tetrozlar, duruma göre bir aldehit veya bir keton fonksiyonel grubu barındırmaktadır. Aldotetrozların iki kiral merkezi bulunmaktadır. Bu nedenle dört farklı stereoizomer mümkündür. Doğal olarak görülen tetrozlar aşağıdaki gibidir:
Heksoz, altı karbon atomu barındıran ve C6H12O6 formülüyle gösterilen monosakkaritlere verilen genel addır. Aldehit grubu barındıran heksozlara aldoheksoz, keton grubu barındıran heksozlara da ketoheksoz adı verilir.
Organik reaksiyonlar, organik maddelerin tepkimelerine verilen genel addır.
Yağ, karbonhidrat ve protein ile birlikte üç temel besin maddesinden biridir. Yağ kimyasal olarak trigliserit adıyla bilinip gliserin ve üç yağ asidinden oluşan bir esterdir.
2-metilpentan ya da izoheksan, C6H14 moleküler formülüne sahip dallanmış zincirli bir alkandır. Pentan zincirinde ikinci karbon atomuna bağlı bir metil grubundan oluşan bir hekzan yapısal izomeridir.
Dörtyüzlü veya tetrahedral molekül geometrisi, merkezi atomun, dört yüzlünün ortasında, dört köşede ise sübstitüentlerin yer aldığı molekül geometrisidir. Bağ açıları, dört sübstitüent aynı olduğunda (örn. metan CH4 ya da daha ağır analogları) cos−1 (-⅓) = 109,4712206 ...° ≈ 109.5° olur. Metan veya diğer simetrik yüzlü moleküller Td nokta grubuna aittir, ama dörtyüzlü moleküller genellikle düşük simetriye sahiptir. Tetrahedral moleküller kiral olabilir.
2-bütanol CH
3CH(OH)CH
2CH
3 formülüne sahip bir ikincil (sekonder) alkoldür. Suda üçte bir oranında çözünür ve eterler gibi organik polar çözücülerle tamamen karışır. 2-bütanol kiral bir kimyasaldır, R-(-)-2-bütanol ve S-(+)-2-bütanol adlı iki tane stereoizomere sahiptir. Genelde iki stereoizomeri karışık hâlde bulunur. 2-bütanol, katalizör olarak sülfürik asit aracılığıyla 1-büten ya da 2-bütenin hidrasyonu ile üretilir.
Bir kimya alt disiplini olan stereokimya, moleküllerin yapısını oluşturan atomların göreceli uzaysal düzenlemelerini ve bunların manipülasyonunu içerir. Stereokimya disiplini, tanımı gereği aynı moleküler formüle ve bağlı atom dizisine sahip, ancak atomlarının uzaydaki üç boyutlu yönelimlerinde farklılık gösteren stereoizomerlere odaklanır. Bu nedenle, 3B kimyası olarak da bilinir - "stereo" öneki "üç boyutluluk" anlamına gelir.