I tensioattivi sono molecole anfifile che hanno la proprietà di abbassare la tensione superficiale di un liquido, agevolando la bagnabilità delle superfici o la miscibilità tra liquidi diversi.

Termodinamicamente la tensione superficiale è definita come il lavoro necessario per aumentare la superficie del corpo continuo di indagine (sia esso solido, liquido o gassoso) di un’unità. La tensione superficiale esiste ovunque vi sia una superficie di separazione tra due o più fasi diverse (definita interfaccia) e la sua intensità dipende della natura delle fasi a contatto. Nei liquidi essa è una grandezza isotropica, indipendente dalla direzione lungo cui è calcolata, mentre nei solidi risulta essere anisotropica, ovvero strettamente dipendente dall’orientamento dei piani cristallografici interessati.

La duplice natura dei tensioattivi rende peculiari le proprietà chimiche e chimico-fisiche di tali molecole quando sono disciolte in acqua.

A basse concentrazioni, infatti, tendono a disporsi all’interfaccia aria-acqua rivolgendo le code idrocarburiche lontano dal contatto con il solvente come mostrato nella figura che segue, in virtù dell’affinità delle teste polari per l’acqua.

Questa tendenza a concentrarsi all’interfaccia comporta una progressiva diminuzione della tensione superficiale all’aumentare della concentrazione di anfifilo. È proprio questa peculiare proprietà a dare il nome a questa classe di molecole: i tensioattivi.

Proprio in virtù della loro capacità di abbassare la tensione superficiale, quando disposti all’interfaccia aria-acqua, i tensioattivi hanno un’altra caratteristica peculiare: la formazione di schiuma. Questa non è altro che la dispersione di un gas (aria) all’interno di un liquido (acqua), con conseguente formazione di bolle di varie dimensioni. In che modo l’abbassamento della tensione superficiale determina la formazione della schiuma? Come detto precedentemente, la tensione superficiale è il lavoro richiesto per estendere l’area dell’interfaccia aria-acqua. Ora, se i tensioattivi la abbassano, vorrà dire che sarà richiesta meno energia per aumentare tale area: basterà quindi una semplice agitazione meccanica per aumentare tale area, con conseguente inglobamento nella porzione più superficiale del liquido di bolle di aria. Tali bolle d’aria saranno stabilizzate dalla presenza stessa dei tensioattivi, non tenderanno quindi a scomparire immediatamente ma perdureranno per un certo intervallo di tempo, che varia da tensioattivo a tensioattivo. L’immagine sottostante chiarisce meglio il concetto.