有机化学是研究含碳化合物的科学。碳原子最外层有四个电子，能通过共价键与其它原子（如H、O、N、卤素等）形成稳定结构，这是有机物数量庞大的根本原因。
有机物核心特点：可燃、熔点沸点较低、反应慢且复杂、多数难溶于水。它与无机物的区别在于，有机物通常含碳氢元素，反应多为分子间作用，同分异构现象普遍。
碳原子成键奥秘在于其四价和自链接能力。碳碳单键（C-C）可旋转，构成链状骨架；双键（C=C）由一个σ键和一个π键组成，不能旋转，导致顺反异构；三键（C≡C）由一个σ键和两个π键组成。σ键“头碰头”重叠，键能高；π键“肩并肩”重叠，电子云分布在键轴上下，更活泼。
同分异构是有机化学的骨架游戏。分子式相同，结构不同就是同分异构。分两类：构造异构（碳链异构、位置异构、官能团异构）和立体异构（顺反异构、对映异构）。比如丁烷（C4H10），直链是正丁烷，带支链是异丁烷；再如C2H6O，可以是乙醇（C2H5OH）或甲醚（CH3OCH3），这是官能团异构。
认识官能团是识记有机物的钥匙。烷烃（C-C单键）稳定，取代反应为主；烯烃（C=C）易加成；炔烃（C≡C）类似烯烃但活泼度不同；芳香烃（苯环）特殊大π键，介于饱和与不饱和之间，易取代难加成。羟基（-OH）连在脂肪链上是醇，连在苯环是酚，酸性不同。羰基（>C=O）在醛基（-CHO）末端易氧化，在酮（-CO-）中间则稳定。羧基（-COOH）酸性，酯基（-COO-）能水解。记住这些官能团特性，就能推断一类物质的性质。
分子结构决定性质。甲烷正四面体，键角109°28′；乙烯是平面结构，键角约120°；乙炔是直线形，键角180°；苯环是平面正六边形，键角120°。这种空间构型直接影响分子极性、溶解性和反应活性。比如甲烷对称非极性，难溶于水；而乙醇有羟基能和水形成氢键，所以互溶。
有机反应类型重在理解机理。取代反应像“换人”，如甲烷和光照，氢原子被氯原子替换。加成反应像“开门迎客”，双键或三键打开加上原子，如乙烯使溴水褪色。聚合反应是小分子手拉手变高分子，分加聚（仅打开双键连接）和缩聚（反应中脱去小分子如水）。氧化还原反应看有机物得氧或失氢，比如乙醇被氧化成乙醛。酯化反应是酸和醇脱水成酯，本质是“酸脱羟基醇脱氢”。
学习有机化学要建立“结构-性质-用途”链条。从碳原子成键特点出发，画出分子骨架，标上官能团，联想其空间构型和典型反应，最后联系实际应用。比如聚乙烯由乙烯加聚而成，结构简单性质稳定，用作塑料薄膜。多写多画结构式，对比记忆同系物和异构体，是掌握这门学科的关键。