Viele Carbonsäuren sind farblose Flüssigkeiten mit unangenehmen Gerüchen. Die Carbonsäuren mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen haben alle „ziegenartige“ Gerüche (was den Geruch von Limburger Käse erklärt). Diese Säuren werden auch durch die Einwirkung von Hautbakterien auf menschliches Talg (Hautöle) erzeugt, was für den Geruch von schlecht belüfteten Umkleideräumen verantwortlich ist. Die Säuren mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen sind wachsartige Feststoffe, deren Geruch mit zunehmender Molmasse und damit abnehmender Flüchtigkeit abnimmt.

Carbonsäuren weisen eine starke Wasserstoffbindung zwischen Molekülen auf. Sie weisen daher im Vergleich zu anderen Substanzen vergleichbarer Molmasse hohe Siedepunkte auf.

Die Carboxylgruppe bindet leicht Wasserstoff an Wassermoleküle (Abbildung \(\pageIndex{1}\)). Die Säuren mit einem bis vier Kohlenstoffatomen sind vollständig mit Wasser mischbar. Die Löslichkeit nimmt mit zunehmender Kohlenstoffkettenlänge ab, da die Dipolkräfte weniger wichtig und die Dispersionskräfte vorherrschender werden. Hexansäure ist in Wasser kaum löslich (etwa 1,0 g / 100 g Wasser). Palmitinsäure mit ihrer großen unpolaren Kohlenwasserstoffkomponente ist in Wasser im Wesentlichen unlöslich. Die Carbonsäuren sind im Allgemeinen in organischen Lösungsmitteln wie Ethanol, Toluol und Diethylether löslich.

Tabelle 15.4.1 listet einige physikalische Eigenschaften für ausgewählte Carbonsäuren auf. Die ersten sechs sind Homologe. Beachten Sie, dass die Siedepunkte mit zunehmender Molmasse ansteigen, die Schmelzpunkte jedoch kein regelmäßiges Muster aufweisen.