Bensoesyra är en svag syra med ett pKa på 4,2. Detta innebär att det endast delvis dissocierar i vatten, och de flesta av molekylerna förblir i sin odissocierade form. De odissocierade molekylerna är inte särskilt lösliga i vatten eftersom de är opolära.

Natriumbensoat, å andra sidan, är ett starkt salt som helt dissocierar i vatten. Natriumjonerna och bensoatjonerna är båda mycket lösliga i vatten eftersom de är polära. Bensoatjonerna kan bilda vätebindningar med vattenmolekylerna, vilket gör dem ännu mer lösliga.

Som ett resultat är natriumbensoat mycket mer lösligt i vatten än bensoesyra. Denna skillnad i löslighet är viktig för extraktion av bensoesyra från vattenlösningar. Bensoesyra kan extraheras till ett organiskt lösningsmedel, såsom dietyleter, genom att tillsätta natriumhydroxid till den vattenhaltiga lösningen. Natriumhydroxiden omvandlar bensoesyran till natriumbensoat, som sedan extraheras till det organiska lösningsmedlet.