Связи О–Н и С–О – полярные ковалентные. Это следует из различий в электроотрицательности кислорода (3,5), водорода (2,1) и углерода (2,4). Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода: Разрыв таких связей происходит преимущественно гетеролитически (по ионному механизму).

	Атому кислорода в спиртах R-O-H свойственна sp3-гибридизация. В образовании его связей с атомами C и H участвуют две 2sp3-атомные орбитали, валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому (около 108,5°). Каждая из двух других 2sp3-АО кислорода занята неподеленной парой электронов.
АO-модель молекулы фенола C6H5OH	В фенолах Ar-O-H под влиянием π-электронной системы бензольного кольца для атома кислорода предпочтительней sp2-гибридизация. При этом одна из неподеленных электронных пар находится на негибридной р-орбитали и может участвовать в сопряжении с ароматической π-системой.

Гидроксигруппа проявляет отрицательный индуктивный эффект (–I-эффект) по отношению к углеводородному радикалу и в спиртах выступает как электроноакцепторный заместитель. В фенолах, где ОН-группа находится при sp²-атоме углерода, кроме –I-эффекта, она проявляет положительный мезомерный эффект (+M), предоставляя неподеленную электронную пару кислорода в π-систему сопряжения бензольного кольца (анимация). Вследствие большей подвижности π-электронов +М-эффект сильнее, чем –I-эффект, то есть гидроксигруппа в фенолах является электронодонорным заместителем (отрицательный заряд на атоме кислорода в феноле ниже, чем в предельных одноатомных спиртах).
Сравните распределение электронной плотности (заряды на атомах) в молекулах метанола и фенола.