Le centre (en bleu) du groupe carboxyle est planaire, les liaisons des groupes hydroxyle $O-H$ et carbonyle $C=O$ sont fortement polaires.
L'eau est aussi fortement polaire:
Les molécules d'eau et d'acide carboxylique peuvent ainsi s'associer en formant des ponts hydrogène. Cela explique la solubilité parfaite des acides carboxyliques à petite chaîne d'atomes $C$ dans l'eau.
Dès que la chaîne d'atomes $C$ se rallonge, le caractère hydrophobe (non polaire, qui "craint l'eau") de la chaîne hydrocarbonée l'emporte sur le caractère hydrophile ( polaire, qui "aime l'eau") du groupement hydroxyle.
Deux ponts $H$ assurent une forte attraction mutuelle des acides carboxyliques. Leur inertie est celle de dimères et les températures d'ébullition sont élevées.
Leur volatilité est plus réduite que celle des alcools, qui n'ont que le groupement hydroxyle pour s'associer, beaucoup plus réduite et celle des aldéhydes qui s'associent par les dipôles faibles du groupement carbonyle et celle des alcanes qui ne sont retenus ensemble que par leurs faibles forces de van der Waals.
Au fur et à mesure que la chaîne d'atomes $C$ se rallonge, le caractère hydrophobe de la chaîne hydrocarbonée l'emporte sur le caractère hydrophile du groupement carboxyle et la volatilité des acides carboxyliques va se rapprocher de celle des alcanes de masses molaires comparables:
