¿Por qué el metanol es mucho más soluble en agua que el butanol?

Tiene que ver con el concepto de polaridad química. La polaridad química se refiere a la separación de la carga eléctrica con respecto a la propia molécula. Depende únicamente de las especies de átomos que constituyen la molécula y de su electronegatividad. La electronegatividad describe la tendencia de un átomo a atraer electrones hacia sí mismo. Como consecuencia, hablamos de moléculas no polares y polares. Las moléculas polares tienen separación de carga intramolecular mientras que las no polares no. El concepto de electronegatividad fue introducido por primera vez por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius en 1811.

Los dos solventes principales en química orgánica se conocen comúnmente como solución de agua y solución orgánica. El anterior (agua) es muy polar, debido al átomo de oxígeno con alta electronegatividad, y el otro (fase orgánica) normalmente es muy no polar debido a la estructura y simetría de las moléculas orgánicas que normalmente tienen largas cadenas de hidrocarburos con bajo nivel intra molecular Separación de carga.

Volviendo a tu pregunta. El metanol es una molécula muy pequeña que consta de un solo átomo de carbono, unos pocos átomos de hidrógeno y un grupo hidroxilo (-OH). La molécula de buttanol se compone de una cadena de hidrocarburos más larga (cuatro carbonos) y un -OH. Debido a la cadena más larga de hidrocarburos de buttanol, es menos polar y, en consecuencia, menos soluble en agua en comparación con el metanol.