1．表面活性现象及表面活性剂的结构特性
当一滴浓肥皂水加到一杯浮有粉状物的水面，立即可见粉状物被迅速推向周围的杯壁，这就是简单的表面活性现象。若滴加清水、盐水等则无此现象。肥皂水之所以产生表面活性现象与其具有表面活性剂的分子结构有关。凡是表面活性剂，其分子均有“两亲结构”，即分子一端具有亲油性的疏水基，又称为非极性基，如长链烃基（R—）；而另一端则具有疏油性的亲水基，又称为极性基，如阴离子羧基（—COO—）。
离子型表面活性剂的结构特点
然而，具有“两亲结构”的物质，不一定都是表面活性剂，如醋酸钠（CH3COONa）具两亲性，但由于它的非极性基（CH3—）的拒水性很弱，而极性基（—COONa）的亲水性又很强，当把它加入水中，亲水力显著大于拒水力，而使整个分子被拉入水中。反之，如钙肥皂（R-COO）2Ca，其极性基的亲水性太弱，而非极性基的拒水性又太强，因而其整个分子浮于水面，亦不能表现表面活性现象。只有当分子一端的亲水性与另一端的亲油性达到一定的平衡时，才能产生表面活性现象。
2．表面活性剂的亲水亲油平衡值及其用途
表面活性剂的亲水性、亲油性的强弱通常用亲水亲油平衡值（HLB值，hydrophilelipophilebalance）来表示。该值愈小，亲油性愈强；该值愈大，亲水性愈强。表面活性剂的HLB值及用途。由于原药物理化学性质的差异，以及应用目的不同，所需要的HLB值也不同，而作为常用的乳化剂、润湿剂其HLB值一般为7～18，对HLB值的使用，实际上还要通过实践去探索。
表面活性剂的HLB值及其用途
3．表面活性剂的应用特征
表面活性剂特有的两亲分子结构使其具备两个基本应用特征：
（1）是在溶液的气液界面上定向排列，形成单分子膜。上例中，当肥皂水滴加到水中后，肥皂分子的极性基的一端插入水相，非极性基的一端插入气相，并立即在水面上呈定向排列图。由于一滴较浓肥皂水中含有肥皂分子数量很多（据推测，1g肥皂的分子全部排成单分子层可达500～1000m2，当肥皂入水后，其分子在水相、气相界面上迅速展开，所以，将浮在水面上的粉状物推向杯壁。
表面活性物质在液面上的单分子层
（2）是在溶液中达到临界胶束浓度（criticalmicelleconcentration，CMC）后可以形成胶束。农药表面活性剂应用时，浓度在此以上才能实现润湿、分散、乳化、起泡、消泡等作用。
4．表面活性剂降低液体表面张力的作用及其应用
表面张力（surfacetension）是指液体表面分子的向心收缩力。由图可见，处在液体内部的分子A，从各方面受到相邻分子的吸引力互成平衡，作用于该分子吸引力的合力等于零，所以，表面层以内的各分子在液体内部可任意移动。而液体表面分子几乎不受空气（空气分子密度较液体分子密度小得多）分子的吸引，所以作用在B分子的吸引力合力是指向液体内部，并与液面垂直，即为表面张力。液体表面层分子的性质不同，其表面张力不同。水的表面张力较大，在一般情况下为73mN/m。若为含0.05%表面活性剂油酸钠的水溶液，其表面张力仅为27mN/m。农药加工常用的有机溶剂苯、二甲苯、煤油、柴油等表面张力也较小。
表面张力的来源（示意图）
水溶液中加入表面活性剂后，这些物质从溶液内部迁移到溶液的表面上定向吸附，使水表面被一层含有非极性碳氢链的表面活性剂分子所覆盖，由于表面活性剂的表面张力较水低，从而导致水的表面张力降低。也就是说，表面活性剂一般都具有在较低浓度下显著降低水等液体的表面张力的作用。
表面活性剂降低液体表面张力的作用在农药喷雾使用时意义重大。因为一般药液的表面张力越大，喷雾时形成的雾滴越大；表面张力越小，形成的雾滴越小。
液态农药的应用一般要求具有高的分散度。提高分散度，意味着表面积增加，也就是要将液体分子从液体内部移到表层上以形成新表面，这就必须克服指向液体内部的吸引力而消耗某一定量的功。按能量不灭定律，消耗了的功成为表面层上分子多余的自由能而储藏在表面上。像这种液体表面上的分子较其内部同种分子所多余的自由能，称为表面能（surfaceenergy）或表面自由能（freesurfaceenergy）。显然，表面积增加得愈大，需要表面上的分子数越多，消耗的功也越大，因此，表面能也越大。增加单位表面所需要的功常以希腊字母σ来表示，它的单位是J/m2。已知1J/m2=1N/m，1N/m是表面张力单位，因此可把σ看成是液体的表面张力。如果要增加的表面积为S，则需要的功，即表面积S的表面能E将为：
E=σS
热力学上有一个自然变化进行方向法则：表面能最小的状态最稳定，表面能不同的两个状态，不能长久共存，大者必须向小者自动转变。由此可推想，在液体农药喷雾中，用加大喷雾器内的空气压力对液体做功，可喷出较细雾滴，而这种增大了表面积的雾滴，表面上储藏了较多表面能，雾滴若在空间或到受药表面上相遇，释放表面自由能，使比表面积缩小，意味着形成较大水珠，易从受药表面上滚落。从E=σS公式看，用降低比表面积（S）的办法，如降低喷雾器内的压力，虽可达降低雾滴上表面能（E）的目的，但不符合应提高液体农药分散度的要求。所以，只有利用降低液体表面张力（σ）以降低雾滴上表面能（E），才能产生分散度高而又稳定的雾滴，即在制剂或喷雾药液中加入表面活性剂。