二、原子分布

原子构成物质是通过原子分布和原子之间作用力来实现的。我们周围绝大多数的物质是通过大量原子构成的，人们将它们之间的连接称为原子分布或者化学键。化学键将相同的原子或者不同元素之间的原子按照特定的规则连接在一起。在印前复制过程所使用的感光胶片片基就是一种合成材料，然而在印后装订过程中同样涉及新型的这种类型的合成材料，所有的合成材料同样是由原子或者分子以特定的化学键组合而成。

在化学上几乎所有合成材料的结构都近似相同，然而在物理上它们却有明显的差异，人们不禁要问：为什么胶片片基和合成材料印版在化学结构上近似，而在物理性质上表现出如此的差异呢？经过多年研究，人们已经找到这个问题的答案或者说近似答案，那就是原子之间是以何种原子分布而存在？这种化学连接中表现出何种作用力？

1．原子之间的作用力

许多固体是以晶体的形式存在的。晶体有些很大，结构上很容易认识，如在所有印刷中普遍使用的光敏性拷贝纸——橙色的重铬酸钾晶体在干燥条件下是明显可见的；有些又很小，必须借助于电子显微镜才能看见，构成齿轮和印刷设备其他部件的金属铁只能在显微镜下才能看见晶体结构。构成晶体的原子之间的作用力可以划分为三种类型。

（1）离子键

离子键是原子得失电子后生成的正负离子之间靠静电作用而形成的化学键（见图3-1）。离子键的本质是静电作用。由于静电引力没有方向性，正负离子之间的作用可在任何方向上，表现为离子键没有方向性。离子晶体是由正负离子按照特定的顺序排列而成，只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，反之亦然，故离子键没有饱和性。离子晶体具有很高的硬度和强度，因此不具有可变形的特点。酸、碱、盐一般都是由离子构成的，离子晶体在印刷技术中有很多应用，譬如：印版腐蚀制版、凹版滚筒电镀过程以及胶印过程中水墨平衡过程。

（2）金属键

由金属阳离子与自由电子通过金属键构成的晶体，其本质是一种电性作用。在金属晶体中，自由电子做穿梭运动，它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结合，这种作用称为金属键（见图3-2）。由于金属中只有少数价电子能用于成键，金属在形成晶体时，倾向于构成极为紧密的结构，使每个原子都有尽可能多的相邻原子，这样，电子能级可以得到尽可能多的重叠，从而形成金属键。

金属有很好的变形性能、导电性能和导热性能，在印刷设备中金属和金属合金是不可缺少的，因为它们很容易制造成不同的设备部件，譬如：印刷机的滚筒、齿轮或者印版。

（3）共价键

许多物质在常温下是液体状态或者气体状态，这类物质原子之间作用力大多是共价键，共价键是原子间通过共用电子对（电子云重叠）而形成的化学键。形成重叠电子云的电子在所有成键的原子周围运动。一个原子有几个未成对电子，便可以和几个自旋方向相反的电子配对成键，共价键饱和性的产生是由于电子云重叠（电子配对）时仍然遵循包利不相容原理。电子云重叠只能在一定的方向上发生重叠。共价键方向性的产生是由于形成共价键时，电子云重叠的区域越大，形成的共价键越稳定，所以，形成共价键时总是沿着电子云重叠程度最大的方向形成，共价键有饱和性和方向性。在印刷行业中液体扮演着一个重要角色，譬如，在胶印、凹印和丝印中溶剂在常温下都是一些液体材料。

2．分子间作用力的种类

分子间作用力按其实质来说是一种电场力，因此考察分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。分子间作用力可以分为以下三种。

（1）取向力

取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成电偶极子。因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同性相斥，异性相吸，两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的相对转动，使得偶极子相反的极相对，叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，使两个原子靠近，当接近到一定距离时，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。

（2）诱导力

在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。在极性分子和非极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子产生影响，使非极性分子电子云变形（即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极），结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱导偶极和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导力。

同样，在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。其结果使分子的偶极矩增大，既具有取向力又具有诱导力。在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。

（3）色散力

非极性分子之间也有相互作用。粗略来看，非极性分子不具有偶极，它们之间似乎不会产生引力，然而事实上却非如此。例如，某些由非极性分子组成的物质，如苯在室温下是液体，碘、萘是固体；又如在低温下，N2、O2、H2和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。当非极性分子相互接近时，由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，也即正、负电荷重心发生了瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。虽然，瞬时偶极存在时间极短，但上述情况在不断重复着，使分子间始终存在着引力，这种力可用量子力学理论计算出来，而其计算公式与光色散公式相似，因此，把这种力叫做色散力。

综上所述，分子间作用力的来源是取向力、诱导力和色散力。一般说来，极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色散力都存在；极性分子与非极性分子之间，则存在诱导力和色散力；非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小，决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大，取向力的作用越重要；变形性越大，色散力就越重要；诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说，色散力是主要的。分子间作用力的大小可从作用能反映出来。