表面活性劑是降低兩種液體之間、氣體和液體之間或液體和固體之間的表面張力（或界面張力）的化合物。表面活性劑可用作清潔劑、潤濕劑、乳化劑、發泡劑或分散劑。

增加表面張力的試劑是字面意義上的“表面活性劑”，但不稱為表面活性劑，因為它們的作用與通常的含義相反。表面張力增加的一個常見例子是鹽析：通過在弱極性物質的水溶液中加入無機鹽，該物質會沉淀。該物質本身可能是一種表面活性劑——這是許多表面活性劑在海水中無效的原因之一。

包覆膠束的表面活性劑分子的極性“頭部”與水的相互作用更強烈，因此它們形成親水外層，在膠束之間形成屏障。這會抑制油滴，即膠束的疏水核心，合并成更少、更大的膠束液滴（“破乳”）。包覆膠束的化合物通常是兩親性的，這意味著膠束可以作為非質子液滴穩定溶劑如水包油，或質子溶劑如油包水。當液滴是非質子的時，它有時是稱為反膠束。

表面活性劑通常是兩親性的有機化合物，這意味著它們同時包含疏水基團（它們的尾部）和親水基團（它們的頭部）。因此，表面活性劑既含有水不溶性（或油溶性）成分，又含有水溶性成分。表面活性劑會在水中擴散并在界面處吸附在水和油混合的情況下，空氣和水之間或油和水之間的界面。水不溶性疏水基團可以延伸出主體水相、進入空氣或進入油相，而水溶性頭部基團保留在水相中。

世界表面活性劑的年產量估計為1500萬噸，其中大約一半是肥皂。其他特別大規模生產的表面活性劑是直鏈烷基苯磺酸鹽（170萬噸/年）、木質素磺酸鹽（600,000噸/年）、脂肪醇乙氧基化物（700,000噸/年）和烷基酚乙氧基化物（500,000噸/年）。

硬脂酸鈉是大多數肥皂中最常見的成分，約占商業表面活性劑的50%4-(5-十二烷基)苯磺酸鹽，一種線性十二烷基苯磺酸鹽，最常見的表面活性劑之一

在本體水相中，表面活性劑形成聚集體，例如膠束，其中疏水尾部形成聚集體的核心，而親水頭部與周圍液體接觸。也可以形成其他類型的聚集體，例如球形或圓柱形膠束或脂質雙層。聚集體的形狀取決于表面活性劑的化學結構，即親水頭和疏水尾之間的大小平衡。衡量這一點的是親水-親油平衡(HLB)。表面活性劑通過吸附在液-氣界面上來降低水的表面張力。將表面張力和表面過量聯系起來的關系稱為吉布斯等溫線。

表面活性劑吸附動力學對于實際應用非常重要，例如在發泡、乳化或涂層過程中，其中氣泡或液滴迅速產生并需要穩定。吸收動力學取決于表面活性劑的擴散系數。隨著界面的產生，吸附受到表面活性劑擴散到界面的限制。在某些情況下，表面活性劑的吸附或解吸可能存在能量屏障。如果這樣的屏障限制了吸附速率，則動態被稱為“動力學限制”。這種能量勢壘可能是由于空間或靜電排斥。表面流變學表面活性劑層的彈性和粘度對泡沫和乳液的穩定性起著重要作用。

界面張力和表面張力可以通過經典方法來表征，例如懸垂法或旋轉滴法。動態表面張力，即作為時間函數的表面張力，可以通過xxx氣泡壓力裝置獲得

表面活性劑層的結構可以通過橢偏法或X射線反射率來研究。

表面流變學可以通過擺動滴法或剪切表面流變儀如雙錐、雙環或磁棒剪切表面流變儀來表征。

人體產生多種表面活性劑。肺表面活性劑在肺中產生，以通過增加總肺活量和肺順應性來促進呼吸。在呼吸窘迫綜合征或RDS中，表面活性劑替代療法通過使用表面活性劑的藥物形式幫助患者進行正常呼吸。藥物肺表面活性劑的一個例子是Survanta(beractant)或其通用形式Beraksurf，分別由Abbvie和Tekzima生產。膽汁鹽是肝臟中產生的一種表面活性劑，在消化中起重要作用。

大多數陰離子和非離子表面活性劑是無毒的，其LD50與食鹽相當。具有抗菌和抗真菌作用的季銨化合物的毒性各不相同。用作織物柔軟劑的二烷基二甲基氯化銨(DDAC、DSDMAC)的LD50低(5g/kg)且基本無毒，而消毒劑烷基芐基二甲基氯化銨的LD50為0.35g/kg。長時間接觸表面活性劑會刺激和損傷皮膚，因為表面活性劑會破壞脂質膜保護皮膚和其他細胞。在系列非離子、兩性、陰離子、陽離子表面活性劑中，皮膚刺激性通常會增加。

表面活性劑通常以多種方式沉積在陸地和水系統中，無論是作為預期過程的一部分還是作為工業和家庭廢物。

作為污水污泥施用、廢水灌溉和修復過程的結果，可以在土壤中發現陰離子表面活性劑。相對高濃度的表面活性劑與多金屬一起可能會帶來環境風險。在低濃度下，表面活性劑的應用不太可能對痕量金屬遷移率產生顯著影響。

在“深水地平線”漏油事件中，空前數量的Corexit被直接噴入泄漏處和海水表面的海洋中。顯而易見的理論是表面活性劑隔離油滴，使消耗石油的微生物更容易消化油。Corexit中的活性成分是二辛基磺基琥珀酸鈉(DOSS)、山梨糖醇單油酸酯(Span80)和聚氧乙烯化山梨糖醇單油酸酯(Tween-80)。

由于釋放到環境中的表面活性劑的體積，它們的生物降解是非常令人感興趣的。促進降解的策略包括臭氧處理和生物降解。兩種主要的表面活性劑，直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)和烷基酚聚氧乙烯醚(APE)在污水處理廠和土壤中發現的需氧條件下分解為壬基酚，這被認為是一種內分泌干擾物。對生物可降解表面活性劑的興趣引起了對“生物表面活性劑”的極大興趣，例如從氨基酸中提取的那些。

備受關注的是含氟表面活性劑的非生物降解性，例如全氟辛酸（PFOA）。

2008年全球表面活性劑年產量為1300萬噸。2014年，世界表面活性劑市場規模超過330億美元。市場研究人員預計，到2022年，年收入將每年增長2.5%，達到約404億美元。目前商業上最重要的表面活性劑類型是陰離子表面活性劑LAS，它廣泛用于清潔劑和洗滌劑。

表面活性劑在許多實際應用和產品中作為清潔劑、潤濕劑、分散劑、乳化劑、發泡劑和消泡劑發揮著重要作用，包括洗滌劑、織物柔軟劑、機油、乳液、肥皂、油漆、粘合劑、油墨、防霧劑、滑雪蠟、滑雪板蠟、再生紙脫墨、浮選、洗滌和酶促工藝以及瀉藥.還有農用化學制劑，例如除草劑（一些）、殺蟲劑、殺生物劑（消毒劑）和殺精子劑（nonoxynol-9）。個人護理產品，如化妝品、洗發水、沐浴露、護發素和牙膏。表面活性劑用于消防和管道（液體減阻劑）。堿性表面活性劑聚合物用于使油井中的油流動。

表面活性劑的作用是從棉墊和繃帶的基質中排出空氣，從而可以吸收藥物溶液以施用于身體的各個部位。它們還通過在清洗傷口時使用清潔劑以及通過在皮膚和粘膜表面使用藥用洗劑和噴霧劑來取代污垢和碎屑。

在溶液中，去污劑通過解離聚集體和展開蛋白質來幫助溶解多種化學物質。生化實驗室常用的表面活性劑是月桂基硫酸鈉(SDS)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。去污劑是通過裂解細胞和組織來提取蛋白質的關鍵試劑：它們會破壞膜的脂質雙層（SDS、TritonX-100、X-114、CHAPS、DOC和NP-40）并溶解蛋白質。較溫和的去污劑，例如辛基硫代葡萄糖苷、辛基葡萄糖苷或十二烷基麥芽糖苷用于溶解膜蛋白，例如酶和受體，而不會使它們變性。通過離心或其他方式收獲未溶解的材料。例如，對于電泳而言，蛋白質通常用SDS處理，以使天然的三級和四級結構變性，從而根據蛋白質的分子量分離蛋白質。

去污劑也被用來使器官脫細胞。這個過程維持了一個蛋白質基質，它保留了器官的結構，通常還有微血管網絡。該過程已成功地用于制備器官，例如用于大鼠移植的肝臟和心臟。肺表面活性劑也由哺乳動物肺泡的II型細胞自然分泌。

表面活性劑與量子點一起使用，以控制量子點的生長、組裝和電學特性，以及介導其表面的反應。關于表面活性劑如何排列在量子點表面上的研究正在進行中。

表面活性劑在基于液滴的微流體中在穩定液滴和防止液滴在孵育過程中融合方面發揮著重要作用。

許多重要的表面活性劑包括以高極性陰離子基團終止的聚醚鏈。聚醚基團通常包含插入的乙氧基化（聚環氧乙烷類）序列以增加表面活性劑的親水特性。相反，可以插入聚環氧丙烷以增加表面活性劑的親油性。

表面活性劑分子要么有一條尾巴，要么有兩條；有兩條尾巴的被稱為雙鏈。

表面活性劑按其頭部成分分類：非離子型、陰離子型、陽離子型、兩性型。

最常見的是，表面活性劑根據極性頭基進行分類。非離子表面活性劑的頭部沒有帶電基團。離子表面活性劑的頭部帶有凈正電荷或負電荷。如果電荷為負，則更具體地稱為陰離子表面活性劑；如果電荷為正，則稱為陽離子。如果表面活性劑包含一個帶有兩個帶相反電荷的基團的頭部，則稱為兩性離子。

陰離子表面活性劑在其頭部含有陰離子官能團，例如硫酸鹽、磺酸鹽、磷酸鹽和羧酸鹽。主要的烷基硫酸鹽包括月桂基硫酸銨、月桂基硫酸鈉（十二烷基硫酸鈉、SLS或SDS），以及相關的烷基醚硫酸鹽月桂基醚硫酸鈉（月桂基醚硫酸鈉或SLES）和肉豆蔻硫酸鈉。

其他包括：

• 多庫酯（二辛基磺基琥珀酸鈉）
• 全氟辛烷磺酸(PFOS)
• 全氟丁磺酸鹽
• 烷基芳基醚磷酸酯
• 烷基醚磷酸酯

羧酸鹽是最常見的表面活性劑，包括羧酸鹽（肥皂），例如硬脂酸鈉。更專業的種類包括月桂酰肌氨酸鈉和基于羧酸鹽的含氟表面活性劑，例如全氟壬酸酯、全氟辛酸酯（PFOA或PFO）。

xxx帶電的季銨鹽：西曲溴銨(CTAB)、十六烷基氯化吡啶(CPC)、苯扎氯銨(BAC)、芐索氯銨(BZT)、二甲基二十八烷基氯化銨和二十八烷基二甲基溴化銨(DODAB)。

兩性離子（兩性）表面活性劑在同一分子上同時具有陽離子和陰離子中心。陽離子部分基于伯胺、仲胺或叔胺或季銨陽離子。陰離子部分可以更加可變并且包括磺酸鹽，如在磺基甜菜堿CHAPS（3-[（3-膽酰胺丙基）二甲基銨]-1-丙磺酸鹽）和椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿中。甜菜堿如椰油酰胺丙基甜菜堿具有與銨的羧酸鹽。最常見的生物兩性離子表面活性劑具有帶有胺或銨的磷酸根陰離子，例如磷脂磷脂酰絲氨酸，磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿和鞘磷脂。

月桂基二甲胺氧化物和肉豆蔻胺氧化物是兩種常用的叔胺氧化物結構類型的兩性離子表面活性劑。

非離子表面活性劑具有共價鍵合的含氧親水基團，這些親水基團鍵合到疏水母體結構上。氧基團的水溶性是氫鍵合的結果。氫鍵隨溫度升高而降低，因此非離子表面活性劑的水溶性隨溫度升高而降低。

非離子表面活性劑對水硬度的敏感性低于陰離子表面活性劑，并且它們的泡沫不太強烈。各個類型的非離子表面活性劑之間的差異很小，選擇主要取決于特殊性能的成本（例如，有效性和效率、毒性、皮膚病相容性、生物降解性）或在食品中使用的許可。