I tensioattivi cationici sono fondamentalmente saponi o detergenti, in cui l’estremità idrofila, o amante dell’acqua, contiene uno ione caricato positivamente, o catione. Esempi tipici sono i cloruri di trimetilalchilammonio e i cloruri o bromuri di ioni benzalconio e alchilpiridinio. Sono tutti esempi di quat, così chiamati perché contengono tutti uno ione ammonio quaternario.
Tutti i saponi o tensioattivi, abbreviazione di agenti tensioattivi, funzionano secondo lo stesso principio di base, basato sul fatto che la maggior parte delle sostanze in natura sono idrofile, o amanti dell’acqua, o lipofile, o amanti dei grassi. Le sostanze idrofile si dissolvono facilmente in acqua e le sostanze lipofile si dissolvono negli idrocarburi, che sono composti organici contenenti molto carbonio e idrogeno.
Il compito abituale di questi saponi o detergenti è rendere solubili in acqua le sostanze lipofile, come oli, grassi e grassi, in modo che possano essere lavate via. Poiché l’acqua dissolve facilmente le sostanze ioniche, o i materiali che contengono uno o più atomi carichi, e gli idrocarburi dissolvono oli, grassi e grassi, una molecola detergente ha un’estremità idrocarburica e un’estremità ionica. L’estremità idrocarburica della molecola di sapone si dissolve in una particella di grasso o olio, lasciando l’estremità ionica esposta all’acqua.
Quando un numero sufficiente di molecole di sapone ha incorporato le loro estremità idrocarburiche nella particella, le molecole d’acqua circostanti attraggono le estremità ioniche del tensioattivo. La particella viene quindi emulsionata o sospesa nell’acqua. In questa forma, può essere risciacquato.
La porzione idrofila di un tensioattivo può essere di quattro tipi. Può essere non ionico ma ancora molto solubile in acqua; zwitterionico, nel senso che contiene sia cariche positive che negative; anionico, o caricato negativamente; o cationico, che è caricato positivamente. La carica sulla porzione ionica influenza significativamente le proprietà del tensioattivo.
I saponi, rigorosamente definiti, sono sempre anionici, quindi l’estremità carica ha una carica negativa. Sono molto efficaci nell’emulsionare lo sporco oleoso e nel mantenerlo sospeso in acqua, e hanno buone proprietà schiumogene. Possono, tuttavia, reagire con gli ioni metallici presenti nell’acqua dura, come calcio e magnesio, per formare schiuma di sapone insolubile.
I tensioattivi cationici sono quasi tutti prodotti dall’uomo e la loro parte ionica è caricata positivamente. Sono anche buoni agenti emulsionanti e non formano schiume insolubili con ioni di acqua dura caricati positivamente. Questi tensioattivi sono stati trovati anche per essere buoni battericidi e alcuni trovano uso come antisettici topici. Le loro proprietà germicide li rendono particolarmente utili nei bagni e nei disinfettanti per le mani.
Inoltre, i tensioattivi cationici sono attratti dai siti caricati negativamente che si trovano naturalmente sulla maggior parte dei tessuti. Possono legarsi a questi siti e fornire al tessuto una sensazione morbida e lussuosa. Per questo motivo vengono spesso utilizzati come ammorbidenti.