引入
为什么有机化合物数量远超无机物，已知的就有上千万种？
为什么只改变一个官能团，物质的沸点、溶解性和反应性就会明显不同？
“有机物只能由生物合成”这个说法为什么被推翻了？
有机物之所以能形成庞大的家族，根本原因是碳原子的成键能力：它能形成四个稳定的共价键，彼此连接成任意长度的链、支链和环，还能与其他元素成键。这一个结构特点，就解释了有机化学的大部分现象。
正文
定义
有机化合物是碳氢化合物及其衍生物的总称。
元素组成
多数有机化合物主要含有碳、氢两种元素，有些含氧，此外也常含有氮、磷、硫、卤素等（以稀有气体以外的非金属元素为主）。
| 元素 | 常见存在形式 | 作用 |
|---|---|---|
| 碳、氢 | 碳骨架、 键 | 构成有机物的主体 |
| 氧 | 、、、 | 决定亲水性与酸碱性 |
| 氮 | 、、杂环 | 碱性、配位能力 |
| 硫、卤素 | 、、 | 反应活性位点、特殊性质 |
历史
可以追溯到 19 世纪，早期的生机论者认为有机化合物只能由生物合成。德国化学家弗里德里希·维勒用氰酸与氨水合成了尿素（无机物合成有机物），推翻了这一理论。
这个实验的意义不在于“造出了尿素”，而在于证明：有机物的形成不需要神秘的“生命力”，它遵守与其他物质相同的化学规律。有机化学从此成为一门可以合成、可以预测的学科。
现代的定义更明确：必须含有共价键形式的碳氢键和碳碳键，才称为有机物。
| 物质 | 是否有机物 | 原因 |
|---|---|---|
| 是 | 含 | |
| 是 | 含 、 | |
| 否 | 无 ，性质接近无机物 | |
| 否 | 碳酸盐，归入无机物 | |
| 否（通常） | 无 或 |
这个定义也有边界模糊的地带，比如 、金属有机化合物，通常按研究需要归类。
分类
有机物的分类有两套常用维度，它们回答的是不同的问题：
按碳骨架分类
| 类型 | 特征 | 例子 |
|---|---|---|
| 链状化合物 | 碳原子连成开链 | 丁烷、乙醇 |
| 环状化合物 | 碳原子连成环 | 环己烷、苯 |
| 杂环化合物 | 环中含非碳原子 | 吡啶、呋喃 |
按官能团分类
官能团决定有机物的化学性质，这是有机化学最核心的分类依据。相同官能团的物质，反应类型基本相同。
| 官能团 | 类别 | 典型性质 |
|---|---|---|
| 醇/酚 | 与钠反应、酯化、氧化 | |
| 烯烃 | 加成、聚合、氧化 | |
| 醛 | 银镜反应、还原性 | |
| 羧酸 | 酸性、酯化 | |
| 胺 | 碱性、成盐 |
研究方向
共价键
有机物的性质根源在共价键。碳原子的四个价电子使其能形成单键、双键、三键，键的极性又决定了分子的反应活性位点。
- 键的极性：电负性差异决定哪个原子带部分正/负电荷
- 键的饱和性：单键只能取代，双键三键可以加成
- 共轭效应：单双键交替时电子离域，稳定性提高、颜色加深
结构表示
| 表示方式 | 特点 | 适用 |
|---|---|---|
| 分子式 | 只给原子种类和数目 | 简单计算 |
| 结构式 | 画出所有键 | 教学、分析 |
| 结构简式 | 省略 键 | 常用书写 |
| 键线式 | 只画碳骨架，折点即碳 | 复杂分子 |
同分异构
分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体。这是有机物数量庞大的直接原因之一。
| 类型 | 差异来源 |
|---|---|
| 碳链异构 | 碳骨架不同（正丁烷/异丁烷） |
| 位置异构 | 官能团位置不同（1-丙醇/2-丙醇） |
| 官能团异构 | 官能团种类不同（乙醇/二甲醚） |
| 顺反异构 | 双键两侧基团排布不同 |
| 立体异构 | 空间构型不同（手性） |
引出
碳原子为什么能形成稳定的长链和环？
官能团如何决定有机物的反应类型？
同分异构体的数量和碳原子数之间是什么关系？