Alkanole werden nach der Zahl der C-Nachbarn des C-Atoms mit der OH-Gruppe eingeteilt: primär (ein C-Nachbar, am Kettenende), sekundär (zwei C-Nachbarn) und tertiär (drei C-Nachbarn). Oxidationsmittel sind zum Beispiel Kupfer(II)-oxid (glühender Kupferdraht) oder saure Kaliumdichromat-Lösung. Dabei verliert der Alkohol zwei H-Atome, eines von der OH-Gruppe und eines vom C-Atom daneben:

Beide Gruppen enthalten die polare Carbonylgruppe $\mathrm{C{=}O}$ (C ist $\delta^+$, O ist $\delta^-$). Bei der Aldehydgruppe $-\mathrm{CHO}$ trägt das C-Atom ein H-Atom, dieses kann leicht zur Carboxygruppe oxidiert werden. Alkanale sind daher Reduktionsmittel. Die Ketogruppe hat zwei C-Nachbarn und kein H-Atom, Alkanone werden von milden Oxidationsmitteln nicht angegriffen. Darauf beruhen drei Nachweise für Alkanale:

• Fehling-Probe: Die tiefblaue Fehling-Lösung (Kupfer(II)-Ionen in alkalischer Tartrat-Lösung) bildet beim Erwärmen mit einem Alkanal einen ziegelroten Niederschlag von Kupfer(I)-oxid $\mathrm{Cu_2O}$.
• Benedict-Probe: wie Fehling, aber mit Citrat und Natriumcarbonat in einer Lösung. Der Niederschlag ist orangerot.
• Tollens-Probe: Die Lösung des Diamminsilber(I)-Ions $[\mathrm{Ag(NH_3)_2}]^+$ bildet mit einem Alkanal einen glänzenden Silberspiegel an der Glaswand.

Die Fehling-Probe als Gleichung: $\mathrm{R{-}CHO + 2\,Cu^{2+} + 5\,OH^- \rightarrow R{-}COO^- + Cu_2O + 3\,H_2O}$. Kupfer wird von $+2$ nach $+1$ reduziert, der Aldehyd oxidiert. Alkanone reagieren nicht.

Die Carboxygruppe $-\mathrm{COOH}$ verbindet eine C=O-Gruppe und eine OH-Gruppe an demselben C-Atom. Carbonsäuren geben ein Proton ab und sind schwache Säuren: $\mathrm{R{-}COOH + H_2O \rightleftharpoons R{-}COO^- + H_3O^+}$. In einer Ethansäure-Lösung mit 0,1 mol/L ist nur etwa 1 % der Moleküle protolysiert.

Alkohole sind dagegen praktisch neutral. Es gibt zwei Gründe: Die C=O-Gruppe zieht Elektronen an (−I-Effekt) und macht die O–H-Bindung polarer. Und das entstehende Carboxylat-Ion ist mesomer: Die negative Ladung ist auf beide Sauerstoffatome verteilt, beide C–O-Bindungen sind gleich lang. Das Alkoholat-Ion hat diese Stabilisierung nicht.

Die Säurestärke folgt dem induktiven Effekt: Elektronenziehende Atome erhöhen sie, Chlorethansäure ist stärker als Ethansäure und Trichlorethansäure stärker als Chlorethansäure. Alkylgruppen (+I) senken sie leicht: Methansäure ist stärker als Ethansäure.

Carbonsäure und Alkohol bilden mit Säure als Katalysator (etwa konzentrierte Schwefelsäure) einen Ester und Wasser (Kondensation). Die Reaktion ist umkehrbar:

Hin- und Rückreaktion laufen gleichzeitig. Im Gleichgewicht haben beide dieselbe Geschwindigkeit, und die Mengen aller Stoffe ändern sich nicht mehr. Der Katalysator beschleunigt beide Reaktionen gleich, er ändert die Lage des Gleichgewichts nicht. Bei 1 mol Ethansäure und 1 mol Ethanol sind im Gleichgewicht etwa zwei Drittel umgesetzt. Mehr Ester erhält man, wenn man einen Ausgangsstoff im Überschuss einsetzt oder Wasser entfernt. Bei 10 mol Ethanol auf 1 mol Säure werden etwa 97 % der Säure verestert.

Die Esterhydrolyse ist die Rückreaktion: Ester und Wasser ergeben Säure und Alkohol. In saurer Lösung bleibt sie ein Gleichgewicht, ein Überschuss Wasser verschiebt es zur Säure. In alkalischer Lösung (Verseifung) entsteht das Carboxylat-Ion: $\mathrm{R{-}COOR' + OH^- \rightarrow R{-}COO^- + R'{-}OH}$. Das Carboxylat-Ion kann nicht zurück zum Ester reagieren, deshalb verläuft die Verseifung vollständig.

Der Mechanismus ist eine Folge von fünf umkehrbaren Schritten mit $\mathrm{H^+}$ als Katalysator:

• Das $\mathrm{H^+}$ lagert sich an das O-Atom der C=O-Gruppe an. Das C-Atom wird stärker positiv und damit ein besseres Elektrophil.
• Das O-Atom des Alkohols greift als Nucleophil mit seinem freien Elektronenpaar das C-Atom an. Es entsteht ein Zwischenprodukt, in dem das C-Atom vier Bindungspartner hat.
• Ein $\mathrm{H^+}$ wandert von der neuen O–H-Gruppe an eine der beiden OH-Gruppen am C-Atom.
• Dort kann Wasser als gute Abgangsgruppe abspalten. Die Doppelbindung bildet sich zurück.
• Das Teilchen gibt ein $\mathrm{H^+}$ ab. Der Ester entsteht, der Katalysator ist zurück.

Das abgespaltene Wasser stammt aus der Säure, das O-Atom der Estergruppe aus dem Alkohol. Liest man die Schritte rückwärts, erhält man den Mechanismus der sauren Esterhydrolyse.