二、原子分布

原子構成物質是通過原子分布和原子之間作用力來實現的。我們周圍絕大多數的物質是通過大量原子構成的，人們將它們之間的連接稱為原子分布或者化學鍵。化學鍵將相同的原子或者不同元素之間的原子按照特定的規則連接在一起。在印前復制過程所使用的感光膠片片基就是一種合成材料，然而在印后裝訂過程中同樣涉及新型的這種類型的合成材料，所有的合成材料同樣是由原子或者分子以特定的化學鍵組合而成。

在化學上幾乎所有合成材料的結構都近似相同，然而在物理上它們卻有明顯的差異，人們不禁要問：為什么膠片片基和合成材料印版在化學結構上近似，而在物理性質上表現出如此的差異呢？經過多年研究，人們已經找到這個問題的答案或者說近似答案，那就是原子之間是以何種原子分布而存在？這種化學連接中表現出何種作用力？

1．原子之間的作用力

許多固體是以晶體的形式存在的。晶體有些很大，結構上很容易認識，如在所有印刷中普遍使用的光敏性拷貝紙——橙色的重鉻酸鉀晶體在干燥條件下是明顯可見的；有些又很小，必須借助于電子顯微鏡才能看見，構成齒輪和印刷設備其他部件的金屬鐵只能在顯微鏡下才能看見晶體結構。構成晶體的原子之間的作用力可以劃分為三種類型。

（1）離子鍵

離子鍵是原子得失電子后生成的正負離子之間靠靜電作用而形成的化學鍵（見圖3-1）。離子鍵的本質是靜電作用。由于靜電引力沒有方向性，正負離子之間的作用可在任何方向上，表現為離子鍵沒有方向性。離子晶體是由正負離子按照特定的順序排列而成，只要條件允許，陽離子周圍可以盡可能多地吸引陰離子，反之亦然，故離子鍵沒有飽和性。離子晶體具有很高的硬度和強度，因此不具有可變形的特點。酸、堿、鹽一般都是由離子構成的，離子晶體在印刷技術中有很多應用，譬如：印版腐蝕制版、凹版滾筒電鍍過程以及膠印過程中水墨平衡過程。

（2）金屬鍵

由金屬陽離子與自由電子通過金屬鍵構成的晶體，其本質是一種電性作用。在金屬晶體中，自由電子做穿梭運動，它不專屬于某個金屬離子而為整個金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用，從而形成某種結合，這種作用稱為金屬鍵（見圖3-2）。由于金屬中只有少數價電子能用于成鍵，金屬在形成晶體時，傾向于構成極為緊密的結構，使每個原子都有盡可能多的相鄰原子，這樣，電子能級可以得到盡可能多的重疊，從而形成金屬鍵。

金屬有很好的變形性能、導電性能和導熱性能，在印刷設備中金屬和金屬合金是不可缺少的，因為它們很容易制造成不同的設備部件，譬如：印刷機的滾筒、齒輪或者印版。

（3）共價鍵

許多物質在常溫下是液體狀態或者氣體狀態，這類物質原子之間作用力大多是共價鍵，共價鍵是原子間通過共用電子對（電子云重疊）而形成的化學鍵。形成重疊電子云的電子在所有成鍵的原子周圍運動。一個原子有幾個未成對電子，便可以和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，共價鍵飽和性的產生是由于電子云重疊（電子配對）時仍然遵循包利不相容原理。電子云重疊只能在一定的方向上發生重疊。共價鍵方向性的產生是由于形成共價鍵時，電子云重疊的區域越大，形成的共價鍵越穩定，所以，形成共價鍵時總是沿著電子云重疊程度最大的方向形成，共價鍵有飽和性和方向性。在印刷行業中液體扮演著一個重要角色，譬如，在膠印、凹印和絲印中溶劑在常溫下都是一些液體材料。

2．分子間作用力的種類

分子間作用力按其實質來說是一種電場力，因此考察分子間作用力的起源就得研究物質分子的電性及分子結構。分子間作用力可以分為以下三種。

（1）取向力

取向力發生在極性分子與極性分子之間。由于極性分子的電性分布不均勻，一端帶正電，一端帶負電，形成電偶極子。因此，當兩個極性分子相互接近時，由于它們偶極的同性相斥，異性相吸，兩個分子必將發生相對轉動。這種偶極子的相對轉動，使得偶極子相反的極相對，叫做“取向”。這時由于相反的極相距較近，同極相距較遠，結果引力大于斥力，使兩個原子靠近，當接近到一定距離時，斥力與引力達到相對平衡。這種由于極性分子的取向而產生的分子間的作用力，叫做取向力。

（2）誘導力

在極性分子和非極性分子之間以及極性分子和極性分子之間都存在誘導力。在極性分子和非極性分子之間，由于極性分子偶極所產生的電場對非極性分子產生影響，使非極性分子電子云變形（即電子云被吸向極性分子偶極的正電的一極），結果使非極性分子的電子云與原子核發生相對位移，本來非極性分子中的正、負電荷重心是重合的，相對位移后就不再重合，使非極性分子產生了偶極。這種電荷重心的相對位移叫做“變形”，因變形而產生的偶極，叫做誘導偶極，以區別于極性分子中原有的固有偶極。誘導偶極和固有偶極就相互吸引，這種由于誘導偶極而產生的作用力，叫做誘導力。

同樣，在極性分子和極性分子之間，除了取向力外，由于極性分子的相互影響，每個分子也會發生變形，產生誘導偶極。其結果使分子的偶極矩增大，既具有取向力又具有誘導力。在陽離子和陰離子之間也會出現誘導力。

（3）色散力

非極性分子之間也有相互作用。粗略來看，非極性分子不具有偶極，它們之間似乎不會產生引力，然而事實上卻非如此。例如，某些由非極性分子組成的物質，如苯在室溫下是液體，碘、萘是固體；又如在低溫下，N2、O2、H2和稀有氣體等都能凝結為液體甚至固體。這些都說明非極性分子之間也存在著分子間的引力。當非極性分子相互接近時，由于每個分子的電子不斷運動和原子核的不斷振動，經常發生電子云和原子核之間的瞬時相對位移，也即正、負電荷重心發生了瞬時的不重合，從而產生瞬時偶極。而這種瞬時偶極又會誘導鄰近分子也產生和它相吸引的瞬時偶極。雖然，瞬時偶極存在時間極短，但上述情況在不斷重復著，使分子間始終存在著引力，這種力可用量子力學理論計算出來，而其計算公式與光色散公式相似，因此，把這種力叫做色散力。

綜上所述，分子間作用力的來源是取向力、誘導力和色散力。一般說來，極性分子與極性分子之間，取向力、誘導力、色散力都存在；極性分子與非極性分子之間，則存在誘導力和色散力；非極性分子與非極性分子之間，則只存在色散力。這三種類型的力的比例大小，決定于相互作用分子的極性和變形性。極性越大，取向力的作用越重要；變形性越大，色散力就越重要；誘導力則與這兩種因素都有關。但對大多數分子來說，色散力是主要的。分子間作用力的大小可從作用能反映出來。