Строение и физические свойства
Карбоксильная группа представляет собой сочетание карбонильной и гидроксильной групп. Карбоксильный атом углерода находится в sp2-гибридном состоянии и связан с другими атомами s-связями. Они лежат в одной плоскости под углом 120о друг к другу. Остающаяся р-орбиталь атома углерода перекрывается с р-орбиталью атома кислорода, при этом образуется p-связь. Одна из неподеленных электронных пар атома кислорода гидроксильной группы образует единую p-электронную систему с p-электронами двойной связи С=О. Делокализация электронной плотности в карбоксильной группе показана на примере мурвьиной кислоты.
Действительно, сравнение длин связей 
в спирте и 
в кислоте показывает, что эта связь в кислоте короче.
В то же время связь 
в кислотах длиннее, чем та же связь в карбонильных соединениях.
В результате такого распределения электронной плотности атом углерода карбоксильной группы менее склонен к реакциям с нуклеофильными реагентами, чем углерод карбонильной группы альдегидов и кетонов.
Карбоновые кислоты полярны и подобно спиртам могут образовывать водородные связи друг с другом и с другими соединениями. Поэтому алифатические кислоты по растворимости похожи на спирты: кислоты С1-С4 смешиваются с водой, растворимость валериановой кислоты незначительна, а высшие кислоты практически не растворимы в воде. Ароматические карбоновые кислоты – твердые соединения, плохо растворимые в воде.
Температуры кипения карбоновых кислот выше, чем температуры кипения спиртов с близкой молекулярной массой. Отмеченное различие объясняется большей полярностью карбоновых кислот и более прочными водородными связями, которые они образуют в соответствующих димерах. Димеры карбоновых кислот устойчивы даже в газообразном состоянии.
Значения теплот димеризации велики. Например, значение теплоты димеризации муравьиной кислоты в газовой фазе составляет минус 58,5 кДж/моль (минус 14 ккал/моль).
Муравьиная и уксусная кислоты обладают раздражающим запахом. Масляная, валериановая и капроновая кислоты имеют неприятный запах. Высшие жирные и ароматические кислоты не имеют запаха, поскольку обладают малой летучестью.