Benzoëzuur is een zwak zuur met een pKa van 4,2. Dit betekent dat het slechts gedeeltelijk dissocieert in water, en dat de meeste moleculen in hun niet-gedissocieerde vorm blijven. De niet-gedissocieerde moleculen zijn niet erg oplosbaar in water omdat ze niet-polair zijn.

Natriumbenzoaat daarentegen is een sterk zout dat volledig dissocieert in water. De natriumionen en benzoaationen zijn beide zeer oplosbaar in water omdat ze polair zijn. De benzoaationen kunnen waterstofbruggen vormen met de watermoleculen, waardoor ze nog beter oplosbaar worden.

Als gevolg hiervan is natriumbenzoaat veel beter oplosbaar in water dan benzoëzuur. Dit verschil in oplosbaarheid is belangrijk voor de extractie van benzoëzuur uit waterige oplossingen. Benzoëzuur kan worden geëxtraheerd in een organisch oplosmiddel, zoals diethylether, door natriumhydroxide aan de waterige oplossing toe te voegen. Het natriumhydroxide zet het benzoëzuur om in natriumbenzoaat, dat vervolgens wordt geëxtraheerd in het organische oplosmiddel.