Карбоновые кислоты — полярные соединения, но с увеличением длины углеводородного радикала полярность постепенно уменьшается. Это определяет закономерности увеличения температур плавления и кипения кислот в гомологическом ряду и уменьшения их растворимости в воде. Хорошо растворимы в воде первые четыре представителя гомологического ряда. Это связано также с образованием водородных связей между молекулами воды и карбоновых кислот. Монокарбоновые кислоты хорошо растворяются также во многих органических растворителях.
Низшие монокарбоновые кислоты представляют собой бесцветные жидкости с неприятным резким запахом. С увеличением числа атомов углерода в молекулах кислот температура кипения увеличивается, запах ослабевает и исчезает.
В целом температуры кипения и плавления у них более высоки по сравнению с соответствующими альдегидами и спиртами. Это связано с наличием прочных межмолекулярных водородных связей:
.
За счёт таких связей димеры карбоновых кислот существуют даже в парáх.
Амиды аналогичны карбоновым кислотам по физическим свойствам, так как они примерно в той же степени полярны, а между молекулами возможно образование водородных связей. Однако наличие двух подвижных атомов водорода приводит к образованию большего количества водородных связей, чем в кислотах. Поэтому по сравнению с кислотами они кипят при более высоких температурах, а большинство амидов (кроме низших) — твёрдые вещества со слабым запахом.
В отличие от кислот и их амидов такие производные как ангидриды, галогенангидриды, сложные эфиры и нитрилы в большинстве своём представляют жидкие, легколетучие (ангидриды и галогенангидриды обладают едким запахом, а сложные эфиры имеют приятный цветочный или фруктовый аромат), трудно кристаллизующиеся вещества, малорастворимые в воде. Это объясняется, главным образом, невозможностью образования ими водородных связей и поэтому понижением температур кипения и растворимости в воде.