120px|miniatura|Estructura d'un àcid carboxílic, on R és un hidrogen o un grup orgànic. Els àcids carboxílics constitueixen un grup de composts que es caracteritza pel fet que posseeixen un grup funcional anomenat grup carboxil o grup carboxi (–COOH); es produeix quan coincideixen sobre el mateix carboni un grup hidroxil (-OH) i carbonil (C=O). Es pot representar com COOH o CO₂H. Exemples importants inclouen els aminoàcids i els àcids grassos. La desprotonació d'un àcid carboxílic dona un anió carboxilat.

Característiques i propietats miniatura|center|350px|Comportament químic de les diferents posicions del grup carboxil Els derivats dels àcids carboxílics tenen com a fórmula general R-COOH. Té propietats àcides; els dos àtoms d'oxigen són electronegatius i tendeixen a atraure els electrons de l'àtom d'hidrogen del grup hidroxil amb el qual es debilita l'enllaç i és més fàcil que se cedeixi el corresponent protó, H+, quedant el neutró de l'àcid, R-COO-. A més, en aquest anió, la càrrega negativa es distribueix (es deslocalitza) simètricament entre els dos àtoms d'oxigen, de forma que els enllaços carboni-oxigen adquireixen un caràcter d'enllaç parcialment doble.

Generalment, els àcids carboxílics són àcids dèbils, amb només un 1% de les seves molècules dissociades per a donar els corresponents ions, a temperatura ambient i en dissolució aquosa. Però si són més àcids que altres, en els que no es produeix aquesta deslocalització electrònica, com per exemple els alcohols. L'ió resultant, R-COO-, s'anomena amb el sufix "-at". Per exemple, l'anió procedent de l'àcid acètic s'anomena ió acetat. Al grup COO- se l'anomena carboxilat.

A continuació s'analitzarà el comportament àcid-base de diversos àcids carboxílicsBrown, H.C. et al., in Braude, E.A. and F.C. Nachod. Determination of Organic Structures by Physical Methods, Academic Press, New York, 1955. + Comportament a l'acidesa Àcid pKA Observacions Àcid carbònic pKA1 = 6.35 pKA2 = 10.33 Àcid dipròtic inestable dèbil ja que la seva constant d'ionització és molt petita, Ka : 0,000 000 45. L'àcid carbònic pot atacar molts dels minerals que comunament formen les roques calcàries o margoses, descomponent-los per exemple a bicarbonat de calci. És el producte de la reacció d'aigua i òxid de carboni (IV) i existeix en equilibri amb aquest últim, per exemple, a l'aigua gasificada o la sang. No és possible obtenir àcid carbònic pur ja que la presència d'una sola molècula d'aigua catalitzaria la seva descomposició immediata en òxid de carboni (IV) i aigua. Tot i això, es calcula que en absència absoluta d'aigua seria estable. En dissolució, l'àcid carbònic pot perdre un o dos protons. Retirant el primer protó forma l'anió bicarbonat; retirant el segon protó forma l'anió carbonat. H2CO3 → HCO3- + H+ (pKA1) HCO3- → CO32- + H+ (pKA2) Els anions carbonat i bicarbonat són bases més fortes que els anions format i carboxilat. Àcid fòrmic pKA = 3.75 El pKa de l'àcid fòrmic és més baix que per a qualsevol àcid carboxílic convencional. Per tant, s'infereix que l'àcid fòrmic és un àcid orgànic relativament més fort que el seu equivalent inorgànic, l'àcid carbònic. Això és perquè l'hidrogen no contribueix significativament a l'efecte inductiu positiu com altres àcids, mentre que quan l'àcid carbònic es desprotona, entra en ressonància i incrementa la simetria de l'anió. Àcid trifluoroacètic pKA = 0.23 Únic cas d'un àcid carboxílic amb el carboxil enllaçat directament a un trifluorometil. Es tracta d'un àcid carboxílic fort degut a la influència de l'efecte inductiu negatiu intens que proporcionen els tres àtoms de fluor. L'àcid trifluoroacètic és gairebé 100.000 vegades més àcid que l'àcid acètic. L'àcid tricloroacètic té un pKA = 0.66, el qual segueix sent significativament alt per a un àcid carboxílic. Àcid acètic pKA = 4.76L'àcid acètic és l'únic àcid carboxílic on el carboxil va unit a un carboni primari. Això resta força l'efecte inductiu positiu. Podria considerar-se aquest pKa com a referència per a la resta dels àcids carboxílics. Sèrie homòloga d'àcids grassos monocarboxílics lineals saturats C3 - C16 pKAC3 = 4.88 pKAC16 = 4.75A mesura que incrementa la longitud de la cadena, la solubilitat en aigua disminueix significativament i s'observa el comportament típic de saponificació. Els valors mitjana de pKA per a un àcid gras monocarboxílic lineal saturat fluctuen entre 4.7 i 4.9.Àcid oxàlic pKA1 = 1.25 pKA2 = 4.14L'àcid oxàlic és l'únic cas en què R per a un àcid carboxílic és igual a un carboxil R = -COOH. La conseqüència d'aquest enllaç entre ambdós carboxils és la concentració de la densitat electrònica de manera simètrica cap a ambdós carbonis. L'efecte inductiu negatiu que exerceixen ambdós carboxils és fort, prou per permetre la pèrdua eficient d'un protó àcid. El primer pKA és molt més baix que per a qualsevol àcid carboxílic convencional, per això és un àcid més fort que l'àcid fòrmic, l'àcid acètic i els àcids carboxílics convencionals.Àcid malònic pKA1 = 2.83 pKA2 = 5.69 L'àcid malònic és el més senzill dels àcids alquilendicarboxílics. Aquests sistemes 1,3-dicarbonílics es caracteritzen perquè els seus èsters són àcids febles en el carboni 2 (pKA = 14). L'efecte inductiu de tots dos carboxils a un carboni de distància queda evidenciat en un valor de pKA1 menor que el d'un àcid carboxílic convencional, mentre que el seu pKA2 és més gran que el d'un àcid carboxílic convencional a causa de l'efecte significatiu de repulsió electroestàtica i la rotació lliure dels dos carboxils. Sèrie homòloga d'àcids grassos dicarboxílics lineals saturats C3 - C16 pKA1C4 = 4.2 pKA1C10 = 4.55 pKA2C4 = 5.6 pKA2C10 = 5.49A mesura que incrementa la longitud de la cadena, la solubilitat en aigua disminueix significativament i s'observa el comportament típic de saponificació. No obstant això, els àcids dicarboxílics presenten ambdós extrems carregats elèctricament i això els fa termodinàmicament més solvatables que els seus anàlegs monocarboxílics. El segon pKA és lleugerament més alt pel fet que quan se sostreu el primer protó, la molècula presenta una càrrega formal negativa que incrementa la repulsió electroestàtica amb la base. Els valors mitjana de pKA1 per a un àcid gras lineal saturat dicarboxílic són lleugerament menors que un monocarboxílic insaturat, els quals fluctuen entre 4.2 i 4.55 entre C4 i C10. Àcid pivàlic pKA = 5.03 És el cas més senzill d'un àcid carboxílic unit a un carboni quaternari. L'efecte inductiu positiu i l'impediment estèric redueixen l'acidesa respecte a l'àcid isovalèric (pKA = 4.77) i valèric (pKA = 4.82) Àcid acrílic pKA = 4.25 Primer àcid de la sèrie homòloga dels àcids monocarboxílics α,β-insaturats. És lleugerament més àcid que l'àcid propiònic. Àcid propargílic pKA = 1.89 Primer àcid de la sèrie homòloga dels àcids α,β-acetilencarboxílics. És significativament més àcid que l'àcid propiònic. La densitat electrònica amb geometria cilíndrica del sistema acetilènic sostreu densitat electrònica en què es forma un mesòmer al·lènic de geometria lineal que permet la sostracció eficient del protó àcid. Àcids butenodioics: trans:Àcid fumàric cis:Àcid maleic pKA1cis = 1.90 pKA1trans = 3.03 pKA2cis = 6.07 pKA2trans = 4.04Ambdós casos són l'únic exemple d'un àcid dicarboxílic α,β-insaturat on ambdós carboxils comparteixen la insaturació. Tots dos són més àcids que un àcid carboxílic convencional pel fet que la distància entre ambdós carboxils i la insaturació disminueix significativament la densitat electrònica en ambdós carbonis carboxílics, però no tan dràsticament com en l'àcid oxàlic. L'àcid cis és més àcid pel fet que ambdós carboxils interactuen entre si. Quan es desprotona el primer, l'anió carboxilat 'cis' quelata fortament l'altre protó àcid, per això és menys àcid fins i tot que un àcid carboxílic convencional. En el cas de l'àcid trans, els protons àcids estan oposats. Àcid acetilendicarboxílic pKA1 = 1.73 pKA2 = 4.40 És l'únic cas d'un àcid dicarboxilacetilènic. És significativament més àcid que l'àcid succínic i els àcids butenodioics. La densitat electrònica amb geometria cilíndrica del sistema acetilènic sostreu densitat electrònica en què es forma un mesòmer al·lènic de geometria lineal que permet la sostracció eficient del protó àcid. L'altre carboxil exerceix un efecte tant inductiu com mesomèric negatius. Àcid benzoic pKA = 4.2 Cas més senzill i significatiu d'un àcid benzenocarboxílic. L'acidesa és lleugerament menor a la d'un àcid carboxílic saturat. Els àcids carboxílics desactiven els anells aromàtics i orienten a meta. Àcid salicílic pKACOOH = 2.97 L'hidroxil aporta un parell electrònic que estabilitza per ressonància l'anió carboxilat format i per pont d'hidrogen i dipol permanent, els quals interactuen fortament i quelaten l'hidrogen fenòlic. Àcid p-hidroxibenzoic pKACOOH = 4.54 Tot i que l'hidroxil aporta el parell electrònic, la dispersió de la càrrega és més eficient i, per tant, no influeix significativament en l'acidesa del carboxil.Àcid picolínic (Àcid 2-piridinocarboxílic) pKACOOH = 1.07 https://labs.chem.ucsb.edu/zhang/liming/pdf/pKas_of_Organic_Acids_and_Bases.pdfEn la ressonància de la piridina, el nitrogen presenta un efecte mesomèric negatiu i això explica la baixa de densitat electrònica al carboxil. Àcid nicotínic (Àcid 3-piridinocarboxílic) pKACOOH = 2.0En la ressonància de la piridina, el nitrogen presenta un efecte inductiu negatiu i això explica la baixa de densitat electrònica al carboxil. Àcid isonicotínic (Àcid 4-piridinocarboxílic) pKACOOH = 4.96En la ressonància de la piridina, el carboxil es troba en la posició més oposada possible i, en aquest cas, la dispersió de la càrrega és més eficient i, per tant, no influeix significativament en l'acidesa del carboxil.

Propietats físiques Els àcids de massa molar baixa (fins a deu àtoms de carboni) són líquids incolors, d'olor molt desagradable. L'olor del vinagre es deu a l'àcid acètic; el de la mantega rància a l'àcid butíric. L'àcid caproic es troba en el cabell i secrecions del bestiar caprí. Els àcids C5 a C10 posseeixen olors a “cabra”. La resta sòlids cerosos e inodors a temperatura ambient. Els seus punts de fusió i ebullició creixen en augmentar la massa molar.

Els àcids inferiors són solubles en aigua; la seva solubilitat decreix a partir de l'àcid butíric amb l'augment del caràcter hidrocarbonat de la molècula. Tots els àcids són solubles en solvents orgànics.

Síntesi Rutes industrials Les rutes industrials als àcids carboxílics difereixen generalment de les utilitzades a petita escala perquè requereixen equipament especialitzat.

Oxidació d'aldehids amb aire, utilitzant catalitzadors de cobalt i magnesi. Els aldehids necessaris són obtinguts fàcilment a partir d'alquens per hidroformilació. Oxidació d'hidrocarburs utilitzant aire. Per als alcans més simples, el mètode no és selectiu. Els compostos al·lílics i benzílics pateixen oxidacions més selectives. Els grups alquil en un anell benzenic s'oxiden a l'àcid carboxílic, sense importar la longitud de la cadena. La formació d'àcid benzoic a partir del tolué, d'àcid tereftàtalic a partir del p-xilé, i d'àcid ftàlic a partir de o-xilè, són algunes conversions il·lustratives a gran escala. L'àcid acrílic és generat a partir del propè.Wilhelm Riemenschneider “Carboxylic Acids, Aliphatic” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. Deshidrogenació d'alcohols, catalitzada per bases.