안녕하세요. 이희성 과학전문가입니다.
물은 극성 분자이며 기름은 무극성 분자이기 때문에 서로를 잡아당기는 전기적 힘의 차이가 발생합니다.
이 전기적 힘의 특성에 따라 밀도값이 정해지고 기름의 밀도가 물보다 낮기때문에 물위에 기름이 뜨게됩니다.
또한, 극성이 서로 다른 물과 기름은 서로 섞이기보다는 극성 분자인 물은 물끼리, 비극성 분자인 기름은 기름끼리만 섞이게 됩니다.
그렇다면 왜 극성 분자와 비극성 분자는 서로 섞이지 않을까요? 물은 수소 결합에 의해 물 분자 사이에 상대적으로 강한 분자간 힘으로 결합되어 있습니다. 기름이 물에 용해되기 위해서는 물의 수소결합을 끊어야 하는데 비극성 분자인 기름은 극성 부분이 없으므로 물의 수소결합을 끊고 섞일 수가 없는 것입니다.
이렇게 서로 섞이지 않는 극성 분자와 비극성 분자의 경계를 활성화시켜 서로 섞일 수 있게 하는 물질을 계면활성제라고 합니다. 우리가 일상생활에서 가장 쉽게 볼 수 있는 계면활성제는 바로 비누입니다. 물로만 씻을경우 기름으로 이루어진 오염물질이나 자국이 지워지지 않지만 계면활성제인 비누를 사용하면 계면활성제에 의해 기름으로 이루어진 오염물질이 물에 녹아 제거됩니다.