Katjoniska ytaktiva ämnen är i grunden tvålar eller rengöringsmedel, där den hydrofila eller vattenälskande änden innehåller en positivt laddad jon eller katjon. Typiska exempel är trimetylalkylammoniumklorider och kloriderna eller bromiderna av bensalkonium- och alkylpyridiniumjoner. Alla är exempel på quats, så namngivna eftersom de alla innehåller en kvartär ammoniumjon.
Alla tvålar eller ytaktiva ämnen, förkortning för ytaktiva ämnen, fungerar enligt samma grundprincip, baserat på det faktum att de flesta ämnen i naturen är antingen hydrofila eller vattenälskande, eller lipofila eller fettälskande. Hydrofila ämnen löser sig lätt i vatten och lipofila ämnen löser sig i kolväten, som är organiska föreningar som innehåller mycket kol och väte.
Det vanliga jobbet för dessa tvålar eller tvättmedel är att göra lipofila ämnen – som oljor, fetter och fetter – lösliga i vatten, så att de kan tvättas bort. Eftersom vatten lätt löser joniska ämnen, eller material som innehåller en eller flera laddade atomer, och kolväten löser oljor, fetter och fetter, har en tvättmedelsmolekyl en kolväteände och en jonisk ände. Kolväteänden av tvålmolekylen löser sig i en partikel av fett eller olja och lämnar den joniska änden exponerad för vattnet.
När tillräckligt många tvålmolekyler har bäddat in sina kolväteändar i partikeln, attraherar de omgivande vattenmolekylerna de joniska ändarna av det ytaktiva medlet. Partikeln blir sedan emulgerad eller suspenderad i vatten. I denna form kan den sköljas bort.
Den hydrofila delen av ett ytaktivt ämne kan vara en av fyra typer. Det kan vara nonjoniskt men fortfarande mycket vattenlösligt; zwitterjonisk, vilket betyder att den innehåller både positiva och negativa laddningar; anjonisk eller negativt laddad; eller katjonisk, som är positivt laddad. Laddningen på den joniska delen påverkar avsevärt egenskaperna hos det ytaktiva medlet.
Tvålar, strikt definierade, är alltid anjoniska, så den laddade änden har en negativ laddning. De är mycket bra på att emulgera oljig smuts och hålla den svävande i vatten och har bra löddringsegenskaper. De kan dock reagera med metalljoner som finns i hårt vatten, såsom kalcium och magnesium, för att bilda olösliga tvålskum.
Katjoniska ytaktiva ämnen är nästan alla konstgjorda, och deras joniska del är positivt laddad. De är också bra emulgeringsmedel och bildar inte olösliga avskum med positivt laddade hårdvattenjoner. Dessa ytaktiva ämnen har också visat sig vara bra baktericider och vissa finner användning som topiska antiseptika. Deras bakteriedödande egenskaper gör dem särskilt användbara i badrums- och handdesinfektionsmedel.
Dessutom attraheras katjoniska ytaktiva ämnen till negativt laddade platser som förekommer naturligt på de flesta tyger. De kan binda till dessa platser och ge tyget en mjuk, lyxig känsla. Av denna anledning används de ofta som sköljmedel.