1.极性基团的结构和性能
成键原子、连接原子和极性基团的大小是与极性基团性质有关的结构因素。
键合原子的性质决定了浮选药剂对矿物的选择性和在矿物表面的吸附程度，所以键合原子是浮选药剂中最重要的部分。浮选药剂的键合原子一般是N、O、S原子。此外，烯烃、炔烃和芳香烃的π键有时可以提供电子与金属成键。例如，据报道，乙炔基甲醇、异丁烯乙炔基甲醇和丁氧基乙炔氧基乙烷是硫化物矿石的捕收剂。o键原子易与碱和碱金属非硫化矿反应，成键特征以离子键为主，选择性差。s键原子容易与具有D6 ~ D10电子的金属硫化矿反应，包括铜、铅、锌、铋、镍、汞、铁、金、银等天然金属，形成选择性好的共价键。含N键原子的药剂容易与D电子较少的过渡金属矿物反应，如钛、铬、铁、钽、铌、锰等非硫化物矿物。，与共价键和离子键形成过渡键。
浮选剂分子中的其他原子对键合原子的性质有很大影响。极性基团的其它原子通过影响键合原子的性质来影响试剂分子的浮选性能。这些影响可以通过诱导效应和共轭效应等电子数效应来讨论。比如二硫代碳酸酯的ROC(S)SH和三硫代碳酸酯的RSC(S)SH，诱导效应(—I)使前者的键原子电子密度低于后者，+C使前者的键原子电子密度低于后者，所以前者的收集能力略低于后者。
极性基团的几何尺寸对浮选剂的选择性和作用能力有很大影响。例如，烃基胂酸RAsO3H2 (do-o0.64nm)的极性基团的几何尺寸大于烃基磷酸RPO3H2(do-o0.6nm)。在实践中，胂酸比膦酸具有更好的捕收能力和选择性(如锡石)。
2.非极性基团的结构和性质
浮选剂的非极性基团可以是直链烷基、异构烷基、不饱和直链烷基、芳基和含杂原子的烃基。
直链烷基链的长度决定了浮选药剂的溶解性和表面活性，也与药剂作用于矿物的能力密切相关。直链烷基有机同系物的溶解度随烷基链长的增加呈指数下降，其表面活性符合图奥贝定律，即每加入一个CH2单元，浮选药剂的表面活性增加3 ~ 5倍。直链烷基浮选药剂与矿物金属离子不溶性盐溶度积的负对数PKsp与烷基碳原子数N 不饱和直链烃基带有双键或三键，π电子迁移率高，易极化，可能与矿物表面的金属离子成键。它们的溶解度高于具有相同碳数的直链烷基试剂。同时，由于顺反异构化现象的存在，顺反异构体的浮选性能略有不同。呈线性关系，表明药剂作用于矿物的能力随烷基碳原子数的增加而增加。
同直链烷基浮选剂一样，具有异构烷基的浮选剂不仅随着碳链生长，而且增加了疏水性和表面活性。由于给电子诱导效应和空之间较大的空间位阻，它们往往具有溶解性和分散性好、活性好、选择性高的特点。
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芳香基和不饱和烃基一样，极性较大，所以亲水，有较好的溶解分散能力。一方面，芳香基团可能与极性基团形成π-π共轭，会降低键合原子的配位能力和试剂的捕收活性。另一方面，芳环，如苯基、萘基等。，一般在空之间有较大的空间位阻效应，这可能增加药物的选择性。
杂烃基是指含有诸如O、S、Si、N、F、Cl、Br等原子的烃基结构。这些原子对浮选药剂性能的影响主要表现在:①杂原子的电负性一般大于碳，增加了非极性基团的中间能级，从而使药物的溶解分散能力更好；(2)杂原子烃基一般具有较大的电子诱导效应，影响药物键合原子的配位能力；③有些杂原子具有孤对电子，可能与矿物表面的金属离子成键，表现出一定的配位能力或静电吸附能力。
3.影响浮选药剂性能的三个因素
浮选药剂的性能取决于三个结构因子，即价键因子(B)、亲水-疏水因子(H)和空间因子(S)。如果用F(A)作为浮选剂的性能，浮选剂的结构与性能的关系可以表示为F(A)=f(B，h，s)。三个因素的影响取决于浮选剂结构组分的不同，浮选剂的分子设计实际上就是这三个因素的计算和调整。
(1)价键因子
捕收剂、有机调整剂与矿物的相互作用包括物理吸附和化学吸附，浮选药剂结构与这种相互作用能力的关系归为价键因子。价因子主要存在于极性基团中，而非极性基团只有间接影响。
判断价键因子有三种计算方法:分子轨道理论指数、能量判据和基团电负性。
分子轨道理论是计算和研究化合物性质的有效方法，已广泛应用于浮选药剂的研究。常用来判断浮选药剂价键因子的MO指标有分子轨道能e、电子密度qr、净电荷Qr、前线电子密度fr、电离势Ip、电负性x等。MO指数用于研究浮选剂与矿物的价键类型和作用特异性，浮选剂与矿物的作用可分为四种类型:
A型:硫化矿(由具有D6 ~ D10电子的有色金属组成)与二价硫等硫化矿捕收剂和抑制剂反应形成强共价键，包括δ共价键(M←δ)、π共价键(M←π)和反馈配位键(M←π)。后者不仅加强了纽带，而且使行动具有高度选择性。b型:黑色和稀有金属非硫化矿与含氧氮键原子的浮选药剂反应形成一般共价键，包括M←δ和M←π，多元素不产生M←π，作用强度和选择性不如a型C型:离子键化学吸附或双电层静电吸附。极性基团的第一个原子由电负性较高的氧原子(通常为含氧酸)组成，与碱金属和碱土金属矿物的键较弱，键极性较大。D型:非极性油与化学惰性极性分子(如酒精、糖等)之间的弱相互作用。)和矿物，主要是由于范德华力和氢键吸附。
具有键合原子S或s S，S N，S O等的药物。是A型，有O N键原子的异羟肟酸是A型或B型，有O或O O O键原子的是B型和C型，当矿物的最低空轨道LUMO与化学物质的最高HOMO能级之差较大时，是电荷控制反应，是C型反应；当能级差较小时，为轨道控制反应，属于a型和b型。
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根据浮选剂的结构特点和广义微扰理论，推导出浮选剂与矿物反应前后总能量变化的计算公式。具体形式是:
△ET=△E1+△E2+△E3 (1)
其中△E1=qrq1/Rr1ε，△ E2 = ρ rho ρ rlo △ β 2r1/2 (elho-ello)，△ E3 = kρ rlo ρ rho △ β 2r1/2 (elho-erlo)。Er值越负，药剂r对矿物l的亲和力越强，即药剂活性越高。
上述公式中使用的符号含义为:qr和q1分别为药物的键合原子和矿物的键合原子的净电荷；ρ和ρrLO分别是HOMO和LUMO上成键原子的电子密度；ρ1HO和ρ1LO分别是HOMO和LUMO上成键原子的密度；ERHO和厄洛分别是HOMO和LUMO轨道的能量；ELHO和ELLO分别是矿物HOMO和LUMO轨道的能量；k是矿物金属离子的D电子数；Rd是药物的键合原子和矿物质的键合原子之间的作用距离；ε是反应介质的介电常数；△E1是静电相互作用能，△E2是正配位键的共价相互作用能；△E3是反馈键的共价相互作用能；△ET是化学物质和矿物作用前后总作用能的变化。
基团电负性是评价浮选药剂价键因子的一种更适用、更简单的方法。所谓基团电负性，就是将鲍林的元素电负性概念推广到一个化学基团，通过各种计算方法来确定相应基团的电负性值。硫化物捕收剂与各种金属的电负性差△X与相应化合物溶度积的负对数之间存在线性关系，而对于非硫化物捕收剂则不存在这种关系。说明前者共价键强，极性小，对矿物亲和力强，疏水性高，非极性基团在整个分子中所占比例不大，更多体现了金属离子的高选择性。后者极性大，亲核性弱，疏水性低，只有大的非极性基团才有足够的亲核性和疏水性，因此与金属离子相互作用的选择性差。
(2)亲水-疏水因素
这个因子也叫表面作用因子，主要涉及非极性结构和性质。表征这一因素的定量标准包括临界胶束浓度、水油含量和岩屑计算方法。
临界胶束浓度是指由于非极性基团间的范德华引力而出现明显胶束时，水溶液中表面活性剂的浓度。CMC最常用的计算公式是:
lgCMC=A-Bn (2)
式中，a是与极性基团类型有关的常数；b是与非极性基团的结构和温度有关的常数；n是与非极性烃链大小有关的常数。对于正烷基，n是CH2单元的数目。一般来说，捕收剂的CMC值小，而起泡剂的CMC值大。
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水溶性是表面活性剂分子中亲水基团与疏水基团的比率，可以通过戴维斯公式计算:
HLB = σ(亲水基值)-σ(硫-水基值)+7 (3)
也可以用比率法计算:
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