DLVO-Theorie

Die DLVO-Theorie (benannt nach Boris Derjaguin, Lew Dawidowitsch Landau, Evert Verwey, Theodoor Overbeek) ist eine theoretische Beschreibung, die sich mit der Stabilität kolloidaler Systeme auf der Grundlage von attraktiven und repulsiven, zum Beispiel sterischen, elektrostatischen oder van-der-Waalsschen Wechselwirkungen zwischen den dispergierten Teilchen beschäftigt.

Die Oberflächen der kolloiden Teilchen werden als Kondensatorplatten verstanden, an deren Oberflächen sich in einer Elektrolytlösung elektrochemische Doppelschichten ausbilden. Nähern sich die Teilchen an, so überlappen sich die Doppelschichten. Die daraus resultierenden repulsiven Kräfte haben eine größere Reichweite als die anziehenden Van-der-Waals-Kräfte. Ungeschützte Dispersionen werden so elektrostatisch stabilisiert.

Für zwei Kugeln mit dem Radius ${\displaystyle a}$ und einer konstanten Oberflächenladung ${\displaystyle Z}$ bei einem Schwerpunktsabstand ${\displaystyle r}$ in einem Fluidum mit einer dielektrischen Konstante ${\displaystyle \epsilon }$ und einer Konzentration ${\displaystyle n}$ an monovalenten Ionen ergibt sich das elektrostatische Potential als die Coulombkraft oder Yukawa-Abstoßung

${\displaystyle \beta U(r)=Z^{2}\lambda _{B}\,\left({\frac {\exp(\kappa a)}{1+\kappa a}}\right)^{2}\,{\frac {\exp(-\kappa r)}{r}},}$

mit ${\displaystyle \lambda _{B}}$ als der Bjerrum-Länge, ${\displaystyle \kappa ^{-1}}$ als dem Debye-Hückel-Abstand, der definiert ist als ${\displaystyle \kappa ^{2}=4\pi \lambda _{B}n}$ und mit ${\displaystyle \beta ^{-1}=k_{B}T}$ als thermischer Energie bei der absoluten Temperatur ${\displaystyle T}$.