L'acido benzoico è un acido debole con un pKa di 4,2. Ciò significa che in acqua si dissocia solo parzialmente e la maggior parte delle molecole rimangono nella loro forma non dissociata. Le molecole non dissociate sono poco solubili in acqua perché non polari.

Il benzoato di sodio, invece, è un sale forte che si dissocia completamente in acqua. Gli ioni sodio e gli ioni benzoato sono entrambi molto solubili in acqua perché sono polari. Gli ioni benzoato possono formare legami idrogeno con le molecole d'acqua, il che li rende ancora più solubili.

Di conseguenza, il benzoato di sodio è molto più solubile in acqua rispetto all'acido benzoico. Questa differenza di solubilità è importante per l'estrazione dell'acido benzoico da soluzioni acquose. L'acido benzoico può essere estratto in un solvente organico, come l'etere etilico, aggiungendo idrossido di sodio alla soluzione acquosa. L'idrossido di sodio convertirà l'acido benzoico in benzoato di sodio, che verrà poi estratto nel solvente organico.