Esterificarea, sau combinarea unui alcool cu un acid pentru a produce un ester, este o formă de reacție de condensare, deoarece apa este eliminată în proces. Poate apărea și reacția inversă: esterul se poate recombina cu apa pentru a produce alcool și acid. În unele cazuri, această „deesterificare” poate fi prevenită prin introducerea în vasul de reacție a unei cantități mici de acid sulfuric. Ajută prin combinarea cu apa produsă și, de fapt, legarea acesteia. În primul rând, beneficiul acidului sulfuric în esterificare este că acționează ca un donor de protoni, crescând viteza de reacție între acid și alcool; când acidul folosit este un acid carboxilic, reacția este uneori numită esterificare Fischer-Speier.
Acizii carboxilici (R-COOH, unde R este un atașament organic) pot fi prea slabi pentru a fi utilizați, fără ajutor, pentru o reacție de esterificare. Este nevoie de un donor puternic de protoni pentru ca acidul carboxilic să acționeze ca și cum ar fi, în sine, o sursă bună de protoni. Acidul sulfuric în esterificare îndeplinește sarcina prin injectarea unui proton în structura acidului carboxilic prin reacția H2SO4+R-COOH→HSO4-+R-C+(OH)2. Molecula de alcool, R′-OH, cu atomul său de oxigen bogat în electroni, este atrasă de această structură carboxilică protonată și formează un conglomerat complex, R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′ .
Acest aranjament al atomilor și al sarcinii nu este foarte stabil, deci suferă o deplasare a protonilor (H+), și anume RC(OH)(O(H2)+)-OR′. În această stare, este ușor ca molecula de apă clar identificabilă să plece, dând o stabilizare sporită și lăsând în urmă specia mai favorabilă energetic, R-C+(OH)OR′. În cele din urmă, regenerarea acidului sulfuric completează procesul: R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′. Deoarece acidul sulfuric este regenerat, dar nu este consumat de reacție, este considerat un catalizator, nu un reactant.
Interesant, esterificarea nu necesită molecule separate de alcool și acid, dar reacția poate avea loc în unele cazuri într-o singură moleculă care conține ambele părți sau grupări moleculare funcționale. Trebuie îndeplinite anumite condiții: atât grupările hidroxil, cât și grupările carboxilice trebuie să fie nestingherite din punct de vedere spațial și să poată parcurge neafectate fiecare etapă a procesului. Un exemplu de moleculă care poate suferi acest tip de esterificare este acidul 5-hidroxipentanoic, HO-CH2CH2CH2CH2COOH. Esterul produs prin această formă de esterificare, care are ca rezultat închiderea inelului, se numește lactonă – în acest caz, δ-valerolactonă. Poziționarea oxigenului inelului (-COC-) în comparație cu grupa carbonil (C=O) este ceea ce este indicat de litera greacă, delta.
Acidul sulfuric în esterificare nu este utilizat în general în legătură cu alcoolii terțiari – cei care au atomul de carbon purtător de hidroxil atașat la alți trei atomi de carbon. Deshidratarea fără formare de ester are loc în alcoolii terțiari în prezența acidului sulfuric. De exemplu, alcoolul terțiar butilic, (CH3)3C-OH, atunci când este combinat cu acid sulfuric, produce izobutilenă, (CH3)2=CH2+H2O. În acest caz, alcoolul este ceea ce este protonat, urmat de plecarea unei molecule de apă. Utilizarea acidului sulfuric în esterificare nu este o metodologie viabilă pentru prepararea esterilor terțiari.