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Carbonsäuren sind organische Verbindungen, die (wie die Alkohole und Aldehyde auch) aus einer Kohlenwasserstoffkette und einer funktionellen Gruppe, der Carboxyl-Gruppe, bestehen. Diese bestimmt die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Moleküle. Die Carbonsäuren sind oxidierte Aldehyde und lassen sich auch von den Alkanen ableiten; man spricht dann von Alkansäuren und hängt an den Namen des jeweils verwandten Alkans die Endung -säure an. Wie bei den schon oben erwähnten Stoffklassen auch, bilden die Carbonsäuren eine Homologe Reihe. Diese beginnt mit Methansäure, Ethansäure, Butansäure usw., die unter ihren Trivialnamen (Ameisensäure, Essigsäure und Buttersäure) besser bekannt sind.
Bei den höheren Carbonsäuren wird zwischen gesättigten und ungesättigten Fettsäuren unterschieden. Erstere haben eine gradlinige, durchgehende Kette, während die anderen mindestens eine C=C-Doppelbindung in ihrer Kette beinhalten. Außerdem differenziert man zwischen gesättigten Dicarbonsäuren, wie Ethandisäure (Oxalsäure), aromatischen Mono- und Dicarbonsäuren (Benzolcarbonsäure bzw. Benzoesäure) und gesättigten cyclischen Säuren, die auch Cycloalkancarbonsäuren genannt werden. Die Vorsilben Mono- oder Di- geben die Anzahl der Carboxyl-Gruppen an; die Bezeichnung cyclisch beschreibt die Ringform des Moleküls und die Verwandtschaft zu den Aromaten.
Carbonsäuren sind stark polar. Deshalb bilden sie untereinander Wasserstoffbrückenbindungen aus und haben hohe Siedepunkte. Diese liegen noch höher als die der Alkohole, weil ihre funktionelle Gruppe einen noch größeren Einfluß und mehr Bindungensmöglichkeiten als die Hydroxy-Gruppe hat. Wie bei anderen Kohlenwasserstoffen auch, steigen die Siedepunkte der Monocarbonsäuren jedoch mit zunehmender Kettenlänge an, da die unpolaren Kohlenwasserstoffketten an Bedeutung gewinnen und der Einfluss der Van-der-Waals-Kräfte zunimmt. Während die niedrigen Carbonsäuren bis zur Octansäure wasserlöslich bzw. flüssig sind, sind die anderen eher zäh und fest bzw. schlecht und gar nicht wasserlöslich. Dies hängt mit der oben beschriebenen Eigenschaft der Kettenlänge zusammen. Die Säurestärke der Carbonsäuren in der Homologen Reihe nimmt auf Grund der schon beschriebenen Eigenschaften der Wasserlöslichkeit der Carbonsäuren ab. Durch die Verringerung der Wasserlöslichkeit wird die Möglichkeit der H+-Ionenbildung genommen, die eine Säure charakterisieren. Ameisensäure ist mit einem pKs-Wert von 3,65 die stärkste Säure es folgt die Essigsäure (pKs-Wert von 4,65) Carbonsäuren werden sowohl durch die Oxidation von Alkoholen oder Aldehyden als auch durch die Reduktion von Kohlendioxid mit Grignard-Verbindungen produziert. Im Weiteren stellt man sie durch die Hydrolyse von Nitrilen oder aber durch sogenannte Aufbaureaktionen aus Rohstoffen mit wenigen C-Atomen zu höheren Carbonsäuren her. Technisch werden sie heute jedoch meistens aus Gärungsprozessen gewonnen.
Hohe und niedere Carbonsäuren kommen in der Natur häufig und in verschiedenen Formen vor. Sie treten in Pflanzensäften, Schweiß und in Tiersekreten in Erscheinung. Veresterte Carbonsäuren findet man in Ölen, Fetten und Wachsen sowie in natürlichen Aromen und Harzen.
Die Carbonsäuren dienen als Grundstoffe bzw. als Zwischenstufen vieler verschiedener Syntheseverfahren. Außerdem bilden sie Ausgangsprodukte zur Herstellung von Seifen, Tensiden, Harzen und Kunststoffen.
