סוכנים פעילים על פני השטח

סרפקטנטים, שנקראו על שם התנהגותם בממשקים, סופגים באופן חיובי בממשקים של שני שלבים, ומפחיתים את המתח בין הפנים. הרב-שימושיות שלהם כאמולסיפרים, דטרגנטים וסוכני קצף נובעת מהיכולת הזו. סרפקטנטים, שלעיתים נקראים אמפיפילים, חולקים את תכונת האמפיפתיה, כאשר למולקולות יש גם חלקים הידרופיליים וגם הידרופוביים. החלק ההידרופילי נקרא הראש, והחלק ההידרופובי, הכולל תחליף אלקילי מוארך, יוצר את הזנב.

סרפקטנטים מסווגים לארבעה סוגים בהתבסס על מטען קבוצת הראש הקוטבית. סורפקטנטים אניוניים כוללים תרכובות כמו קרבוקסילאט, סולפט ופוליאוקסיתילן סולפונט, חומרים קטיוניים כוללים אמוניום, סולפוניום ופוספוניום, סורפקטנטים לא-יוניים מכילים פוליאוקסיאתילן אלכוהול, סולפוקסיד ואתר כתרי, וסורפקטנטים אמפוטריים כוללים טריגליצין, C-בטאין ו-N-בטאין.

סרפקטנטים יוצרים מיצלות (מבנים כדוריים הנוצרים על ידי מולקולות אמפיפיליות במים) כאשר מדוללים במים מעל ריכוז המיצל הקריטי (CMC). אוכלוסיית המיצלות משתנה בגודלה ובצורתה, ומפגינה פולידיפרסיות.

מאזן הידרופיל-ליפופיל או HLB מכמת את האיזון בין החלקים ההידרופיליים וההידרופוביים של חומר השטח. ערכי HLB, הנעים בין 1 ל-40, מצביעים על מאפייני מסיסות. אמולסיפיירים עם אותו ערך HLB עשויים להיות שונים במסיסותם, מה שמשפיע על סוג האמולסיה שנוצרת. הניסויים השיטתיים של גריפין חשפו שערכי HLB בתערובות האמולסיפיירים הם אדיטיביים. דייוויס תרם להקצאת מספרי קבוצות תרומה של HLB לקבוצות פונקציונליות, וסיפק משוואה החלה הן לסורפקטנטים יוניים והן ללא-יוניים:

HLB = ∑ (מספר קבוצת הידרופילית) - ∑ (מספר קבוצת הידרופובית) + 7.

משוואה זו מאפשרת הערכת התנהגות הסורפקטנט בעיצוב הנוסחה בהתבסס על המבנה המולקולרי שלו.