某些分子有两种不同的组分，对溶质的亲和力不同。分子中对极性溶质(如水)有亲和力的部分被称为亲水分子。分子中对非极性溶质(如碳氢化合物)有亲和力的部分被称为疏水分子。具有亲水性和疏水性成分的分子被称为两亲性分子(图A)。
两亲性分子在与水相互作用时表现出不同的行为。分子的极性部分寻求与水相互作用，而非极性部分则避免与水相互作用。这类分子有两种方式达到这两种状态。如图b所示，两亲性分子可以将自己排列在水面上，使极性部分与水相互作用，而非极性部分被保持在水面以上(或在空气中或在非极性液体中)。这些分子在表面的存在破坏了表面的结合能，从而降低了表面张力。这样的分子被称为“表面活性”分子或表面活性剂。
分子的另一种排列方式允许每个组成部分与其所偏爱的环境相互作用。分子可以形成聚集体或胶束，其中疏水部分在簇内定向，亲水部分暴露在溶剂中。图C显示了球形胶束的一个例子。
出现在液体表面或作为胶束的分子在液体中的比例取决于它们的浓度。在低浓度时，低浓度的表面活性剂占据液体表面。当表面活性剂变得拥挤，额外的分子排列成胶束。这个浓度被称为临界胶束浓度(CMC)，可以通过测量来找到表面张力。下图显示表面张力与加入表面活性剂浓度的对数:
该图显示了三个阶段:1，在低浓度的表面活性剂只有轻微的变化表面张力检测;2、添加表面活性剂减少表面张力;3，表面变得满载，不再有任何变化表面张力。
CMC为基线最小的点表面张力斜率是表面张力呈线性下降相交。表面张力相对对数浓度可以通过测量一系列手动混合溶液，或自动使用Attensionσ可选分配器。手动混合和测试一系列解决方案的表面张力既耗时又可能带来实际问题。通过使用西格玛范围的自动化特性，表面张力测量的稳定性可以很容易地处理。西格玛700和701程序还自动混合浓度，甚至间隔对数尺度，并协助图形，以帮助找到CMC。
