L'acide benzoïque est un acide faible avec un pKa de 4,2. Cela signifie qu’il ne se dissocie que partiellement dans l’eau et que la plupart des molécules restent sous leur forme non dissociée. Les molécules non dissociées sont peu solubles dans l’eau car apolaires.

Le benzoate de sodium, quant à lui, est un sel fort qui se dissocie complètement dans l'eau. Les ions sodium et les ions benzoate sont tous deux très solubles dans l’eau car polaires. Les ions benzoate peuvent former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau, ce qui les rend encore plus solubles.

En conséquence, le benzoate de sodium est beaucoup plus soluble dans l’eau que l’acide benzoïque. Cette différence de solubilité est importante pour l'extraction de l'acide benzoïque à partir de solutions aqueuses. L'acide benzoïque peut être extrait dans un solvant organique, tel que l'éther diéthylique, en ajoutant de l'hydroxyde de sodium à la solution aqueuse. La soude va transformer l’acide benzoïque en benzoate de sodium, qui sera ensuite extrait dans le solvant organique.