DLVO의 이론

요약 분산력이 분자 간에 작용하는 인력과 척력의 차이로서 얻을 수 있다는 내용으로 소수(疏水) 콜로이드의 안정도에 관한 이론이다.

전해질 수용액과 고체 또는 불용성 액체와의 계면에는 확산전기 이중층이 생기고, 계면 부근의 이온이나 전위 분포는 계면전기 현상이나 소수콜로이드의 안정도와 밀접한 관련이 있다는 사실이 알려져 있다. 1941년 B.V.데르야긴과 L.란다우, 1948년 E.W.버웨이와 J.G.오버빅 등이 각각 독립적으로 2개의 계면이 접근할 때 전기 이중층 간의 상호작용이나 전위 분포에 대한 이온의 농도 및 이온값의 영향을 고찰하여 소수콜로이드의 안정도에 관한 이론을 제출했는데, 그것이 DLVO의 이론이다. 이는 분산과 응집의 메커니즘에 대한 것으로, 분산력은 분자 간에 작용하는 인력과 척력의 차이로서 얻을 수 있다는 내용이다.

전해질 수용액 중에서 양 또는 음으로 대전하고 있는 계면에 대하여 반대 전하의 이온(쌍이온)은 이것과 중화하도록 분포하는데, 전위 ø는 계면으로부터의 거리 d에 관하여 지수함수적으로 점차 감소하여 ø＝_δe^-kd으로 표시한다. 여기서 ø는 계면에 고정되는 이온층(스턴층)의 전위이며, k는 상수이다. k는 ø가 ø_δ의 1/e이 될때 두께의 역수에 상당하므로 1/k은 전기 이중층의 두께를 나타내는 기준이 되는 값으로서, k값은 (8πz²e²n/εkT)^1/2이다.

이때 z는 이온값, e는 전기소량, n은 이온농도(이온수/㎤), ε은 용액의 유전율, k는 볼츠만상수, T는 절대온도이다. 이중층의 두께는 이 관계로부터 이온농도와 이온값의 영향을 받아 축소한다. 그리고 계면 간에 작용하는 판데르발스힘에 의한 인력과 전위에 의한 반발력이 평형을 이루게 되어 반발력이 없어질 때 계면의 결합, 즉 콜로이드 입자의 응집이 일어나는 것으로 생각하면 슐체-하디의 법칙 또는 이온값의 법칙이 설명할 수 있다.