Benzoëzuur is een vaste, witte kristallijne stof die chemisch wordt geclassificeerd als een aromatisch carbonzuur. De moleculaire formule kan worden geschreven als C7H6O2. De chemische eigenschappen zijn gebaseerd op het feit dat elk molecuul bestaat uit een zure carboxylgroep bevestigd aan een aromatische ringstructuur. De carboxylgroep kan reacties ondergaan om producten te vormen zoals zouten, esters en zuurhalogeniden. De aromatische ring kan reacties ondergaan zoals sulfonering, nitratie en halogenering.
Moleculaire structuur

Onder aromatische carbonzuren heeft benzoëzuur de eenvoudigste moleculaire structuur, waarin een enkele carboxylgroep (COOH) direct is bevestigd tot een koolstofatoom van een benzeenring. Het benzeenmolecuul (moleculaire formule C6H6) bestaat uit een aromatische ring van zes koolstofatomen, met een waterstofatoom aan elk koolstofatoom. In het benzoëzuurmolecuul vervangt de COOH-groep een van de H-atomen op de aromatische ring. Om deze structuur aan te geven, wordt de moleculaire formule van benzoëzuur (C7H6O2) vaak geschreven als C6H5COOH.

De chemische eigenschappen van benzoëzuur zijn gebaseerd op deze moleculaire structuur. In het bijzonder kunnen de reacties van benzoëzuur modificaties van de carboxylgroep of de aromatische ring omvatten.
Zoutvorming

Het zure gedeelte van benzoëzuur is de carboxylgroep en het reageert met een base om te vormen een zout. Het reageert bijvoorbeeld met natriumhydroxide (NaOH) en produceert natriumbenzoaat, een ionische verbinding (C6H5COO-Na +). Zowel benzoëzuur als natriumbenzoaat worden gebruikt als conserveermiddelen voor levensmiddelen.
Productie van esters

Benzoëzuur reageert met alcoholen om esters te produceren. Met ethylalcohol (C2H5OH) vormt benzoëzuur bijvoorbeeld ethylbenzoaat, een ester (C6H5CO-O-C2H5). Sommige esters van benzoëzuur zijn weekmakers.
Productie van een zuurhalide

Met fosforpentachloride (PCl5) of thionylchloride (SOCl2) reageert benzoëzuur tot benzoylchloride (C6H5COCl), dat is geclassificeerd als een zuur (of acyl) halogenide. Benzoylchloride is zeer reactief en wordt gebruikt om andere producten te vormen. Het reageert bijvoorbeeld met ammoniak (NH3) of een amine (zoals methylamine, CH3-NH2) tot een amide (benzamide, C6H5CONH2).
Sulfonatie

Reactie van benzoëzuur met rokend zwavelzuur (H2S04) leidt tot sulfonering van de aromatische ring, waarin de functionele groep SO3H een waterstofatoom op de aromatische ring vervangt. Het product is meestal meta-sulfobenzoëzuur (SO3H-C6H4-COOH). Het voorvoegsel "meta" geeft aan dat de functionele groep is gebonden aan het derde koolstofatoom ten opzichte van het bevestigingspunt van de carboxylgroep.
Nitratieproducten

Benzoëzuur reageert met geconcentreerd salpeterzuur (HNO3), in aanwezigheid van zwavelzuur als katalysator, hetgeen leidt tot nitratie van de ring. Het oorspronkelijke product is meestal meta-nitrobenzoëzuur (NO2-C6H4-COOH), waarin de functionele groep NO2 aan de ring is bevestigd op de metapositie ten opzichte van de carboxylgroep.
Halogenatieproducten

In de aanwezigheid van een katalysator zoals ijzer (FeC13), reageert benzoëzuur met een halogeen zoals chloor (Cl2) om een gehalogeneerd molecuul te vormen zoals meta-chloorbenzoëzuur (Cl-C6H4-COOH). In dit geval is een chlooratoom aan de ring bevestigd op de metapositie ten opzichte van de carboxylgroep