自然界所有物质都是由微小粒子相互结合而来，人工合成的物质亦是如此。一般来说，在原子水平，粒子相互之间以化学键，如离子键、共价键、金属键的结合方式构成特定的分子，而在分子水平上又有范德华力以及氢键的结合力存在，从而构成更大的物质。但是必须牢记的是大多数物质并不是仅仅单纯依靠以上所述的结合力而构成，它们的结合常常是各种力量平衡的结果，甚至不能仅用结合力来进行解释。
一、化 学 键
1．离子键（ionic bond） 阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键为离子键。活泼金属如钾、钠、钙等跟活泼非金属如氯、溴等化合时，将形成离子键。实际上阴阳离子之间除了静电吸引作用外，还有电子与电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用。当两种离子接近到某一定距离时，吸引与排斥达到了平衡，于是阴阳离子之间的化学键趋于稳定。通过离子键形成的化合物就是离子化合物，离子化合物在室温下以晶体形势存在，典型物质如氯化钠。
2．共价键（covalent bond） 当相邻两个原子靠近后一对最外层电子（价电子）成为共有电子，这对共有电子一方面围绕自身的原子核运动，另一方面又出现在相邻的原子核所属的轨道上。这样两个相邻的原子共有一对价电子就形成共价键结构。这种结构非常稳定。
在化合物分子中，如果由不同种原子形成共价键，由于不同原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子一方，也就是说，吸引电子能力强的原子就带部分负电荷，吸引电子能力较弱的原子就带部分正电荷。这样的共价键叫极性共价键，简称极性键，形成分子叫极性分子。而同种原子形成的共价键，两个原子吸引电子能力相同，功用电子对不偏向任何一个原子，这两个电子在键的中央出现的机会最多，成键的原子都不显示电性。这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键，形成分子叫非极性分子。
3．配位键（co-ordinate bond） 配位键是一类特殊的共价键，共电子对是由一个原子单方面提供而跟另一个具有空轨道的原子共有的，铵离子是一个典型例子。铵分子的氮原子上有一对没有跟其他原子共用的电子对，氢离子具有一个空轨道，当两者相互作用时，铵分子上的弧对电子进入氢离子的空轨道。这一对电子在铵分子、氢原子之间共用，形成配位键。
4．金属键（metalic bond） 金属键也可以看作是一种特殊的共价键。金属原子外层的价电子和原子核联系比较松驰，容易成为自由电子，而在金属晶格的晶格结点上排列着失去价电子的金属阳离子，由于阳离子彼此靠近，价电子的能带彼此串通，自由电子形成“电子气”在金属离子之间自由流动，并把它们结合起来，从而形成金属键。
金属晶体以及多数合金都是以金属键相结合的，它们都存在着自由电子，这样就可以解释金属易导电、导热、有金属光泽和良好的延展性等特性。
二、分子间结合
以上所述化学键，也叫一次结合力，通过一次结合力形成的物质完全可以具有三维立体结构，这样就会出现分子相邻的现象，分子之间也会产生相互作用力。这种力叫分子的二次结合力，主要有范德华力以及氢键。二次结合力要比一次结合力弱，但是大分子可在多个位置发生分子间结合（inter-molecular bond），最终产生的结合力有可能与一次结合力相匹敌。高分子材料就是典型例证。
1．范德华力（Van der Waals forces） 范德华力实际是色散力、诱导力和取向力等的统称。
当非极性分子相互靠近时，由于每个分子中的电子不断地运动和原子核不断地振动，经常发生电子和原子核之间的瞬时相对运动，结果使本来不具有极性的分子的正负电荷的“重心”偏离，形成瞬时偶极。瞬时偶极通常呈异极毗邻的状态，它们之间的吸引力即色散力。由于瞬时偶极异极毗邻状态不断重复地出现，分子间的色散力是始终存在的。非极性分子和极性分子靠近时，非极性分子受极性分子的影响形成诱导偶极，诱导偶极与极性分子固有偶极之间的吸引力即诱导力。当极性分子靠近时，由于它们的固有偶极之间同性相斥，异性相吸，两个分子在空间将按异极毗邻状态取向，因偶极取向而引起的分子间的吸引力即取向力。
总之，在非极性分子间，只存在色散力；在非极性分子与极性分子间，存在色散力和诱导力；在极性分子间，存在色散力、诱导力和取向力。色散力存在于各类分子之间，是最重要的分子二次结合力。
2．氢键（hydrogen bond） 对于氢键的研究目前正在深入进行当中，一般认为氢键的本质主要是静电作用。在X-H…Y中，X-H是强极性共价键，由于X（F，O，N）的电负性很大，半径很小，吸引电子能力强，使氢原子变成一个几乎没有电子云的“裸露”的质子而带部分正电荷。它的半径特别小，电场强度很大，又无内层电子，这个氢原子就可以吸引另一个键上具有孤对电子、电负性大、半径小的原子Y充分接近它，从而产生强烈的静电相互作用而形成具有X-H…Y形式的物质。这时氢原子与y原子之间的定向吸引力叫做氢键（以H…Y表示）。
氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。分子间氢键在同类分子或不同类分子之间都可以形成，分子内氢键则在某些特殊分子里可能出现，如邻位硝基苯酚中的羟基O-H也可与硝基的氧原子生成氢键（图7-1）。
图7-1 分子内氢键
三、界 面
在口腔材料的研究中，树脂与牙体组织的粘结、复合材料中无机填料的添加以及印模材料在牙面的流动等都会遇到界面（interface）问题。界面的定义是物质的两相之间密切接触的分界面，若其中一相为气相，则此界面习惯上为表面（surface）。位于相界面上的微粒与位于相内部的微粒所处的环境不同，性质也不一样，因此在界面上就会产生某些特殊的物理现象和化学现象，统称为界面现象（interface phenomena）或表面现象（surface phenomena）。
1．表面张力和表面能（surface tension and surface energy）物体内部分子的吸引力使表面上的分子总是处于一种向内的作用力之下，尤其在液体状态下，这种力使液体尽量缩小其表面积而形成平行于表面的力，称为表面张力。表面张力的单位是N／m。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。表面张力乘以表面积即为表面能。表面张力越大，表面积越大，所具有的表面能也越大。
表面能的存在是造成各种表面现象的根本原因。物体的表面能有自动降低的趋势。例如液体，由于它在一定温度下表面张力是一个常数，因此表面能的降低只能通过缩小表面积来实现。液珠总是呈球形，小汞珠相遇会自动合并成较大的汞珠等，都是液体降低表面能的例子。而固体表面具有很大的表面张力，这实际上就是一种过剩的自由能。由于无法自动缩小表面积，往往通过吸附、离子极化、变形、重排并引起晶格畸变等来降低表面能。
2．润湿（wetting）及接触角（contact angle） 润湿是固-液界面上的重要行为，是液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固-气或液-气界面消失，而代之以固-液界面。其物理定义为固液接触后，体系吉布斯自由焓降低时就称为润湿。按润湿程度可分为附着润湿、铺展润湿和浸渍润湿。
润湿前后的自由能变化（图7-2）可以表示为
润湿性代表了一种材料流过另一种材料表面的能力，取决于两种材料的接触角。接触角（θ）指通过液体测量的固液／液体界面与液体／气体界面间的夹角。
通过分析平衡状态下固体、液体、气体之间表面能的关系可以得知，改善润湿可以通过降低γSL、提高γSG或改变固体表面粗糙度等方法改善润湿。
自由能变化与接触角之间的关系为：
图7-2 润湿前后自由能变化
一般对于牙科树脂和水门汀来说，湿润性能的优劣之直接关系到材料的临床性能。几种人体硬组织和人工材料与组织液的接触角见表7-2。
表7-2 几种人体硬组织和人工材料与组织液的接触角
3．粘结 两种物质通过某种材料结合在一起的现象在口腔治疗中是非常多见的。但是用水门汀固定冠桥与用粘结剂将复合树脂固定到牙齿表面在机制上是完全不同的。实际上在英语中两者的用词有明确的区别，即粘固（luting）和粘结（adhesion）。
粘固是水门汀浸透到粗糙的表面内部，主要依靠微机械嵌合和分子间范德华力发生作用，它要求液态的粘固剂对牙质和修复体表面具有良好的润湿，同时对具有极性的物质能够产生更好的作用。粘固剂固化后本身的强度也是非常重要的。
粘结则是牙质和修复物分别与粘结剂产生化学键从而结合到一起，从上面提到的化学键与分子间结合力的力量对比可知，粘结的力量远远强于粘固。牙质的无机成分主要是羟基磷灰石，修复物则多为金属或高分子材料，因此粘结剂多为具有亲水和疏水双功能基团的材料，分别与牙质表面的磷酸钙、修复物表面的高分子发生作用。
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