Los ácidos carboxílicos son un gran grupo de compuestos químicos que tienen una cierta estructura en común, compuesta por los tres elementos más importantes de la tierra: carbono, oxígeno e hidrógeno. Estos diversos compuestos constituyen los ácidos orgánicos naturales más abundantes. La acidez levemente picante de las frutas cítricas, como los limones, proviene de un ejemplo llamado ácido cítrico. La mayoría de los compuestos son químicamente relativamente simples y, como ácido, bastante débiles. Los ácidos carboxílicos por sí mismos tienen usos vitales, pero lo que es más importante, son bastante fáciles de separar y recombinar con otros compuestos químicos para crear sustancias más complejas.
Los ácidos siempre tienen una subestructura química que consta de un átomo de carbono, un átomo de hidrógeno y dos átomos de oxígeno llamados grupo carboxilo. También unido al átomo de carbono hay una amplia variedad de moléculas orgánicas, algunas bastante complejas. También puede haber más de un grupo carboxilo. Los ácidos dicarboxílicos tienen dos, mientras que un ácido tricarboxílico tiene tres, y algunos ácidos pueden tener hasta 20 grupos carboxilo.
Una de las características de los ácidos carboxílicos que los hace tan útiles para la vida orgánica es que se disuelven fácilmente en moléculas individuales en solventes, incluida el agua. Incluso los más complejos y rebeldes suelen ser solubles en una solución alcohólica. El ácido cítrico tricarboxílico es un ingrediente común en las bebidas gaseosas y en otros alimentos procesados.
Otro aditivo alimentario común es el ácido acético en vinagre. También se utiliza comercialmente para detener reacciones químicas durante el procesamiento de películas fotográficas. Sin embargo, casi la mitad del suministro mundial de ácido acético se convierte químicamente en acetato de vinilo, uno de los ingredientes esenciales de las colas y pinturas. De manera similar a otros compuestos como el ácido acrílico, el acetato de vinilo se puede procesar químicamente para obtener plásticos.
Esta versatilidad de los ácidos carboxílicos proviene de la facilidad para romper sus enlaces químicos. Una demostración de esto es el modelo de volcán de un niño que contiene una botella de vinagre. Cuando se agrega una cucharadita de bicarbonato de sodio o bicarbonato de sodio, la botella burbujea violentamente en una espuma de agua, dióxido de carbono y acetato de sodio. Los seres humanos y la mayoría de los demás animales obtienen la mayor parte de su energía de los alimentos digeridos a través de una serie de reacciones químicas denominadas «ciclo del ácido cítrico».
Los aminoácidos también se encuentran entre los ácidos carboxílicos más importantes de la naturaleza. Se les conoce como «los componentes básicos de las proteínas». Las proteínas, a su vez, crean la diversidad casi infinita de tejidos orgánicos, desde el cabello, la piel, el corazón hasta la corteza de los árboles. Los científicos han seguido esta pista para utilizar los ácidos en una amplia variedad de aplicaciones o convertirlos químicamente en ellos. Perfumes, blanqueadores industriales, conservantes de alimentos y medicamentos farmacéuticos son solo algunos ejemplos más.