El ácido benzoico es un ácido débil con un pKa de 4,2. Esto significa que sólo se disocia parcialmente en agua y la mayoría de las moléculas permanecen en su forma no disociada. Las moléculas no disociadas no son muy solubles en agua porque no son polares.

El benzoato de sodio, por otro lado, es una sal fuerte que se disocia completamente en agua. Los iones de sodio y los iones de benzoato son muy solubles en agua porque son polares. Los iones de benzoato pueden formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua, lo que las hace aún más solubles.

Como resultado, el benzoato de sodio es mucho más soluble en agua que el ácido benzoico. Esta diferencia de solubilidad es importante para la extracción de ácido benzoico de soluciones acuosas. El ácido benzoico se puede extraer en un disolvente orgánico, como éter dietílico, añadiendo hidróxido de sodio a la solución acuosa. El hidróxido de sodio convertirá el ácido benzoico en benzoato de sodio, que luego se extraerá en el disolvente orgánico.