Органическая химия изучает соединения углерода, их структуру, свойства и реакции. Она имеет огромное значение для науки и промышленности, так как большинство органических соединений являются основой для жизни на Земле. Многообразие органических соединений обусловлено способностью углерода образовывать длинные цепи, кольца и различные функциональные группы.

Атом углерода имеет электронную конфигурацию 1s2 2s2 2p2. Он образует химические связи, используя гибридизацию sp, sp2 или sp3. Структурная теория органических соединений основана на представлении молекулы как набора атомов, связанных между собой определенным образом.

Гибридизация sp2 характерна для алкенов, где углероды образуют две σ-связи и одну π-связь. Гибридизация sp3 характерна для алканов, где углероды образуют четыре σ-связи. Углы, образующиеся при различных типах гибридизации, составляют 109.028° для sp3, 120° для sp2 и 180° для sp.

Структурная изомерия возникает при различной последовательности атомов в молекуле, а пространственная изомерия при различной трехмерной структуре молекулы.

Электронные эффекты в органических соединениях включают индукционный эффект (перераспределение электронной плотности в молекуле) и мезомерный эффект (перенос электронов через конъюгированные системы). Их возникновение обусловлено различной электроотрицательностью атомов и наличием конъюгированных систем в молекуле.