РЕФЕРАТ

Дипломдық жұмыс 4 бөлімнен, 56 беттен, 21 суреттен, 3 кестеден және 52 пайдаланылған әдебиеттен тұрады.

Зерттеу объектісі: Нейтронды жұлдыздар мен ақ ергежейлілер және олардың кристалдық торлары.

Жұмыстың мақсаты: қарапайым денелер мен компактті денелердің кристалдық құрылымындағы фонон- ядролы әсерлесулерді бір- бірімен салыстырып, айырмашылықтарын график түрінде көрсету.

Нәтижелер: Компактті нысандардың тығыздығы өте үлкен аралықта, яғни = ( г/ болатындықтан, жиілікті осы шамаға тәуелді етіп алдым. Себебі, нейтронды жұлдыздарда тығыздық үлкен болғандықтан, фонондардың әсері де маңызды болады. Фонодардың әсері бірнеше бағытта таралады:

1. Кристалдық торлардың әр түрлі тереңдіктерінде (қабаттарында) фонондардың сипаттамасы өзгереді. Бұл жағдайда жиілік баяу өзгереді;

2. тәуелділігі: A(Z+1, N)+e A(Z, N+1)+

Мұнда, жиіліктердің мәні бірінші жағдайға қарағанда тезірек өзгеріске ұшырайды. Яғни, критикалық мәнге ие болып, кристалдық тордың тереңдігіне байланысты тез өзгеріп отырады.

РЕФЕРАТ

Дипломная работа состоит из 4 частей, 56 страниц . Содержит 3 таблиц, 21 иллюстрации и 52 литературных ссылок.

Объект исследования: Нейтронные звезды и белые карлики и их кристаллические решетки.

Цель работы: Сравнить фонон- ядерное взаимодействие в кристаллических решетках нейтронных звезд и белых карликов с обычными кристаллическими решетками.

Результаты: Компактные объекты имеют очень большие плотности = ( г/ . Поэтому, на этой работе было выбрано зависимость плотности от частоты. Потому что, если у компактных объектах большая плотность, то взаимодействие фононов очень важное. Взаимодействие фононов распространяется в несколько направление:

1. В разных глубинах кристаллической решетки характеристика фононов бывает разное. В этом случаи, частота изменяется монотонно.

2. Зависимость A(Z+1, N)+e A(Z, N+1)+

В этом случаи, значение частот резко изменяется по сравнению первого раза. Значит, достигает критическому значению, и от зависимости глубины кристаллической решетки изменяется скачком.

ABSTRACT

The volume of this thesis four chapters, 56 pages. Contains 3 tables, 21 figures and 52 of references.

Object of research: crystalline grates of Neutron star and white quark.

The purpose of work: to compare of phonon- nuclear interaction in crystalline grates of Neutron star and white quark with normal crystalline grates.

Results: compact objects have a very high density = ( g/ Therefore, this work dependence of density from frequency. Because, if compact objects have a high density6 interaction of phonons is very important. Interaction of phonons divide in some direction:

1. In the different depths of crystalline grate characteristics of phonon is different. Here in there are cases, frequency changes droningly.

2. Dependence of ρ=ρ (z) : A (Z+1, N) +e → A (Z, N+1) +

There are cases, the value of frequencies sharply changes on comparison of the first time. So, ρ arrives at to the critical value, and from dependence of depth of crystalline grate changes a jump.

МАЗМҰНЫ

НормативТІК СІЛТЕМЕЛЕР.........................................................................		6
КІРІСПЕ ...............................................................................................................		7
1	КРИСТАЛДЫ КҮЙЛЕРДІҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ ...................	9
1.1	Қатты дене физикасы ................................................................................	9
1.2	Қатты денелер арасындағы байланыс.....................................................	12
1.3	Кристалды торлар.......................................................................................	17
1.4	Атомдық жазықтық....................................................................................	20
1.5	Кері торлар..................................................................................................	21
2	НЕЙТРОНДЫ ЖҰЛДЫЗДАР ЖӘНЕ АҚ ЕРГЕЖЕЙЛІЛЕР................	25
2.1	Компактті жұлдыздар...............................................................................	25
2.2	Ақ ергежейлілер теориясының дамуы.....................................................	27
2.3	Нейтронды жұлдыздар эволюциясы........................................................	29
3	ФОНОНДАР ТЕОРИЯСЫ.........................................................................	33
3.1	Квазибөлшектер. Оларға негізгі сипаттама.............................................	33
3.2	Тұрақты және айнымалы толқындар........................................................	35
3.3	Акустикалық және оптикалық фонондар.................................................	37
3.4	Фонон- фононды әсерлесулерді зерттеу..................................................	39
4	ЖҰЛДЫЗДЫҢ КРИСТАЛДЫ ҚҰРЫЛЫМЫНДАҒЫ ФОНОНДАР.	42
4.1	Жұлдыздардың кристалды құрылымдары...............................................	42
4.2	Квазилокальды толқындар........................................................................	44
ҚОРЫТЫНДЫ..................................................................................................... ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР......................................................................		53
		54

НормативТІК СІЛТЕМЕЛЕР

Ұсынылып отырған дипломдық жұмыста келесі стандарттар қолданылған:

Академиялық саясат. – Алматы: Қазақ университеті, 2014. - 369 б.

_{ГОСТ 7.1-84 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления.}

_{ГОСТ 7.9-95 (ИСО 214-76) Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.}

_{ГОСТ 7.12-93 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила.}

_{ГОСТ 7.54-88 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Представление численных данных о свойствах веществ и материалов в научно-технических документах. Общие требования.}

_{ГОСТ 8.417-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин.}

КІРІСПЕ

Соңғы он жылдықта астрофизикада компактті нысандарды зерттеуге көп көңіл бөлініп жатыр [1]. Себебі, олар өте қызықты астрофизикалық денелер болып табылады. Оларға, күшті гравитациялық өріс, магниттік өріс, асқын аққыштық, асқын өткізгіштік және аса үлкен тығыздықтар тән [2]. Мұндай қызығушылықтар, олардың белгісіз құрылымына, колоссальды тығыздықтарына, күшті магнит өрістері мен гравитациялық өрістеріне негізделген. Нейтронды жұлдызды құрайтын материя, аса үлкен атом ядросымен салыстыруға келетін ерекше күйде болады. Мұндай күйлерді зертханаларда пайда қылдыру өте қиын [2].

Компактті жұлдыздар-аса үлкен тығыздықтар мен өлшемдерге ие, нормаль жұлдыздардың эволюциясының нәтижесінде пайда болатын астрономиялық нысан болып табылады. Демек, компактті денелер дегеніміз, массивті жұлдыз өзінің артық сутектік энергиясын шығындап, басқа реакцияларға ұласатын нысандар болып табылады. Мысалы, бұл реакцияларға тез болатын және энергиялары көп гелийдің қатысуымен өтетіндерді айтсақ болады. Осындай тізбектелген реакциялар нәтижесінде, газ тұмандығынығ өлшеміне тең аса тығыз орталық ядромен қоршалған жаңа жұлдыз пайда болады. Компактті денелерге: нейтронды жұлдыздар, ақ ергежейлілер және қара құрдым жатады [3]. Аса тығыз жұлдыздар мен нормаль жұлдыздардың айырмашылығы, кішкентай өлшем мен аса үлкен тығыздық болып табылады. Нормаль жұлдыздарға қарағанда асқын жұлдыздардың өлшемдері кішірек болады.

Нейтронды жұлдыздарға деген қызығушылық, қауіпті физикалық жағдайларда заттарды зерттеудің табиғи зертханасы ретінде қарау болып табылады. Олар бүкіл Әлемдегі компактті дене: радиусы 10-15 км. Осыған байланысты, нейтронды жұлдыздардың ядросындағы заттың тығыздығы атом ядросының тығыздығынан бірнеше есе үлкен болады. Нейтронды жұлдыздардың бетіндегі гравитациялық үдеу g cm , гравитациялық энергия U= , тыныштық энергаиясының 20 құрайды [4]. 1967 жылы радиопульсарлардың ашылуы физика және астрономияда үлкен ашылулардың бірі болды. Олардың ашылуы кездейсоқ жағдай болды. Радиодиапазондарда планета аралық жылтауды зерттеу кезінде тұрақты периодта анықталды [4].

Осы уақыттан бастап физика бір орнында тұрмады. Адамзаттың соңғы үш он жылдығында астроноаияда қарқынды даму басталды. Жұлдыздар арасындағы өзара байланыстарды зерртеу маңзды орын алады. Себебі, жұлдыздардың дамуы Әлемде қайтымсыз процесс болып табылады. Мысалы, жұлдыздар негізінде сутегінің қайтымсыз процесс ретінде аса ауыр элементтерге, соның ішінде гелийге айналуын жатқызуға болады. Бүкіл Әлемде жиналатын жұлдыздар дамуының соңғы өнімі "инертті", басқаша айтқанда "өлі" жұлдыздар - ақ ергежейлілер, нейтронды жұлдыздар, қара құрдым, Әлемнің дамуының қайтымсыз сипаттамасы [5].

Компактті денелерді зерттеу ғалымдарға аса үлкен қызығушылық тудырып отар. Дипломдық жұмыста компактті денелер, яғни, нейтронды жұлдыдар, ақ ергежейлілер, қара құрдымның кристалдық торлары, құрылымдары қарастырылған. Және осы денелердің кристалдық құрылымында болатын фонон- ядролы әсерлесулер, фонондардың тербелісі туралы айтылған.

Дипломдық жұмыстың бірінші бөлімінде, жалпы қарапайым денелердің кристалдық құрылымына жалпы сипаттамалар келтірілген. Қарапайым кристалдық торлардың құрылымдық сипатына қарай жіктелулері, түрлері жайлы жазылған.

Екінші бөлімде, жалпы компактті нысандарға сипаттама айтылған. Нейтронды жұлдыздар және ақ ергежейлілердің эволюциясы туралы нақты мәліметтер келтірілген.

Жұмыстың үшінші бөлімінде, квазибөлшектер, олардың түрлері туралы айтылған. Фонондар теориясы, олардың бір- бірімен әсерлесулері қалай жүзеге асатындығына сипаттамалар жазылған.

Негізгі, төртінші бөлімде, жоғарыда айтылған квазибөлшектердің бір- бірімен әсерлесулері компактті денелердің құрылымында қалай жүзеге асатындығы туралы айтылған. Темірдің электрон қарпу реакциясына ұшырап, пайда болған изотоптардың мысалында фонондардың тербелісі қарастырылды.

Мақсаты: қарапайым денелер мен компактті денелердің кристалдық құрылымындағы фонон-ядролы әсерлесулерді бір-бірімен салыстырып, айырмашылықтарын график түрінде көрсету.

Өзектілігі: қарапайым денелерде де, компактті жұлдыздардың да кристалдық құрылымына тербеліс тасымалдаушы фонондар болып табылады.

Зерттеу жаңалығы: нейтронды жұлдыздар мен ақ ергежейліліредің кристалдық құрылымдарындағы фонондардың өзара әсерлесулері. Реакцияларды ретімен жүргізгенде, аналогиялық түрде зерттеудің шешімі болмайды, сол себепті зерттеуді керісінше жүргізу.

Зерттеу обьектісі: қарапайым денелер мен компактті денелер болып табылады.

1 КРИСТАЛДЫ КҮЙЛЕРДІҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ

1.1 Қатты дене физикасы

Физиканың қатты денелерді зерттейтін бөлімі қатты дене физикасы деп аталады. Қатты дене деп, құрылымы кристаллдық торлардан тұратын денені айтады. Кристалл заттар деп, оны құрайтын бөлшектердің, яғни атомдар, иондар, молекулалар, т.б периодпен қайталанып отыратын ретін айтамыз. Көп жағдайда кристаллдарды лабораториялық (құймалар, ерітінділер, булар) жолмен алады. Ал табиғи жолмен, оны табиғаттағы минералдарды өңдеу арқылы алады. Идеал кристаллдарда атомдар мен молекулалар белгілі бір ретпен орналасқан жағдайда тербеліс жасайды. Кристаллдарда атомдар мен молекулалар бір- біріне өте жақын орналасқан, сондықтан қатты әсерлесу кезінде олардың арасындағы орын ауыстыру мүмкіндігі кішкентай. Осы құбылыспен олардың пішіндері мен кристалл көлемдері анықталады.

Кристаллдардың кейбір физикалық қасиеттері(оптикалық және механикалық) бағытқа байланысты болады. Кристаллдарға тән бұл қасиет анизотропия деп аталады [6]. Анизотропия- бұл, кристаллдағы әртүрлі қасиеттердің бағытқа байланысты болуы. Анизотропияның пайда болуына басты себеп, бөлшектердің ретпен орналасуы. Геометриялық пішіндердің дұрыстығы мен кристалдардың анизотропиясы кейде бұзылуы мүмкін. Бұл, кристалл денелердің поликристалл ретінде кездесуіне байланысты болады. Кез келген қатты дене жүйе немесе ұжым құрады. Олар өте көп бөлшектерден тұрады. Өте көп микробөлшектерден тұратын ұжымдық күйді сипаттаудың екі әдісі бар: термодинамикалық және статикалық. Термодинамикалық әдіс кезінде, ұжымдық күйді құрайтын бөлшектерді үлкен макроскопиялық жүйе ретінде қарастырады. Мұндағы ең басты мәселе, жүйедегі бөлшектердің энергияларының өзгеруі болып табылады. Термодинамикалық жүйедегі энергияның сақталу заңын жалпы түрде былай жазуға болады

dE = TdS- PdV+ μdN (1.1)

Мұндағы, Е- ішкі энергия, dN- жүйедегі бөлшектердің өзгерісі, Т және Р- температура және қысым, dS және dV ұжымдық бөлшектердің энтропиясы мен көлемінің өзгеруі, μ- химиялық потенциал деп аталады. Оның физикалық мағынасы мынадай, тұрақты көлемдегі оқшауланған жүйе жылу алмаспайды. dS=0, dV=0, dE= μdN. Осыдан, μ= шығады .

Сонымен, химиялық потенциал дегеніміз, көлемі тұрақты оқшауланған жүйенің энергия өзгерісінің бөлшектер санының өзгерісінің қатынасына тең шама.

Қатты денедегі бөлшектердің күйін оған 3 координат(x,y,z) және импульс проекциялары ( арқылы сипаттауға болады. Әр бөлшек үшін қозғалыс теңдеулерін жазу және оны шешу арқылы кез келген уақыттағы күйін анықтауға болады. Бірақ, мұндай есептеулер қиынға соғады. Себебі, ұжым бөлшектері басқа заңдылыққа бағынады. Ол, статикалық әдіс деп аталады. Бұл әдістің ерекшелігі мүмкіндіктер сипаттамасы болып табылады. Ұжымдағы барлық микробөлшектерді екі топқа бөліп қарастырса болады. Олар, фермиондар мен бозондар. Фермиондарға жарты спинді барлық бөлшектер (электрондар, протондар, нейтрондар) жатады. Ал бозондарға спиндері бүтін бөлшектер (фотондар, фонондар, мезондар) жатады. Бөлшектер өте жиі кездесіп тұрады. Мұндағы кездесу деген сөз, ол бір энергетикалық деңгейде екі бөлшектің болуы. Мысал ретінде, M күйге N бөлшек сәйкес келеді делік. Мұндағы, кездесу жиілігі қатынасқа тең болады. Егер болса, микробөлшектер сирек кездеседі. Бұл жағдайда, бозондар мен фермиондар біліне алмайды, себебі, бөлшектердің орналасуы әртүрлі бос күйде болады. Сол себепті, ұжымдар бөлшектердің шығу тегіне байланысты болмайды. Мұндай ұжымдар азғындалмаған, ал шарты азғындалмау шарты деп аталады.

Егер, шарты орындалса, онда белгілі бір күйлерге бөлшектерді жекелей немесе ұжымдап орналастыру маңызды мәселе болып табылады. шартына бағынатын ұжымдық бөлшектер азғындалған деп аталады.

Бұл жағдайда, М аяқтаулы болатындықтан, азғындалған ұжымдар квантмеханикалық денелер (микробөлшектер) туғыза алады. Азғындалғын ұжымдарды зерттейтін бөлім кванттық деп аталады. Фермиондардың кванттық статистикасын Э.Ферми және П.Дирактың есімдерімен тығыз байланыста. Соған байланысты Ферми- Дирак үлестірілуі және бозондардың статистикасын Ш.Бозе және А.Эйнштейн есімімен байланыстырып, Бозе-Эйнштейн үлестірілуі деп атайды [8].

Азғындалған Ферми газы үшін үлестіру функциясы. Азғындалған Ферми газы үшін үлестіру функциясы ең алғаш рет Э.Ферми және П.Дирак мынадай жолмен ашты :

. (1.2)

Мұндағы, μ- азғындалған Ферми газдары үшін химиялық потенциал. Оны басқаша Ферми энергиясы деп атайды. Формуладан көріп отырғанымыздай, егер  Е=μ болса, онда ƒ_Ф(E)= 1/2 кез келген температуралы болады.Т≠0 болады. Осыдан, біз, Ферми деңгейі деп, бір энергетикалық деңгейдің толу мүмкіндігі 1/2 сәйкес келеді. Бұл Ферми- Дирак функциясы деп аталады. Абсолют нөл температуасы кезінде металлдардағы азғындалғaн электронды газды қарастыруға болады. Еркін электрондарғы арналған металл өзінше бір потенциалдық шұңқыр бола алады. Ол, электрондарды металлда ұстап тұратын байланыс энергиясын үзуге жұмсалады (1 сурет).

1 Сурет. Потенциалдық шұңқыр [9]

Паули принципіне сәйкес, әрбір энергетикалық деңгейде қарама-қарсы спиндармен тек екi электрон ғана бола алады. Егер, электронды газда N электрон болса, оның ең соңғы қабатыда N/2 болады. Бұл деңгей, азғындалған электронды газ үшін Ферми деңгейі деп аталады. Оған абсолют нөл температурасындағы металл ішіндегі электронның максимал энергиясы (Е_ф) сәйкес келеді. Оны Ферми энергиясы деп атайды. Осылайша, Т=0К кезінде Е< Е_ф болса, толу мүмкіндігі 1-ге тең, ал Е>Еф болса, 0-ге тең. Бұл мәнді былайша аламыз: Т=0K, болса,

(1.3)

ƒ_Ф (Е)- ті g(Е)dE-ге көбейту арқылы және 0- Е_ф кезінде ƒ_Ф(Е) =1 екенін ескерсек, Ферми-Диpак үлестіруін абсолют нөл кезіндегі толық функциясын аламыз (2 сурет).

2 Сурет. Ферми- Дирак үлестіру функциясының абсолют нөл кезіндегі мәні [8]

Азғындылған Бозон газдары үшін үлестіру функциясы. Азғындылған Бозон газдары үшін үлестіру функциясы-әсерлесулері әлсіз және оны ескермеуге болатын нөлдік және бүтін спиндері бар бөлшектердің энергияларының теңдігімен анықталады. Демек, кванттық идеал газдың үлестірілуі Бозе- Эйнштейн үлестіруіне бағынады.Статистикалық теңдік жағдайында -бөлшектері былай анықталады [8].

(1.4)

Мұндағы, i = бөлшектердің күйін сипаттайтын кванттық сандар жиынтығы, μ- химиялық потенциал.

1.2 Қатты денелер арасындағы байланыс

Қатты денелердің пайда болуы, олардың құрылымдық бөлшектерінің өте кішкентай ара қашықтыққа дейін жақындағанда пайда болатын әсерлесулерге негізделген. Қатты денеде нақты құрылым пайда болуы үшін екі түрлі күш әсер етуі қажет. Олар, бөлшектерді бір- бірінен алшақтанудан сақтайтын тартылыс күштері және бөлшектердің жақындауына кедергі жасайтын тебілу күштері. Келесі кезекте біз мынадай химиялық байланыстарды шарттандыратын тартылыс күшіне тоқталайық [10].

1. Бөлшектер арасындағы ең әмбебап байланыс-Ван-дер-Ваальсты байланыс. Энергиясы ̴ Дж/моль-ға тең әлсіз байланыс болып табылады. Таза күйде ол, бейтарап атомдар мен молекулалар өзара байланысы кезінде пайда болады. Жеке жағдайда Ван-дер-Ваальсты байланыс инертті газдардың (сутегі, оттегі, азот және т.б көптеген органикалық және бейорганикалық байланыстар) қатты және сұйық күйде кездесуін қамтамасыз етеді. Ван-дер-Ваальсты байланыстың энергиясы төмен болғандықтан, олар тұрақсыз және балқу темперетуралары төмен болады. Ван-дер-Ваальсты байланыс бөлшектер арасында, сонымен қатар молекулалар мен екі бөлшек арасында да бола береді.Бұл байланыс, нейтральды бөлшектер немесе атомдар тобы арасындағы дипольдік немесе дисперсиялық әсерлесуден пайда болатын байланыс [8]. Ван-дер-Ваальсты байланыс үш әлсіз электромагниттік әсерлесуден тұрады:

Бағдарланған күштер, диполь-дипольді тартылу. Тұрақты диполь бола алатын молекулалар арасында болады. Мысал ретінде,  HCl - дың сұйық және қатты күйде кездесуін келтіре аламыз. Мұндай байланыстың энергиясы дипольдердің ара қашықтығының кубына кері пропорцоинал.

Дисперсиялық тартылу- дәлденген және лездік дипольдің арасындағы әсерлесу. Мұндай байланыстың энергиясы дипольдердің ара қашықтығының алты дәрежесіне кері пропорцоинал.

Индукциялық тартылу, тұрақты және дәлденген (индукцияланған) дипольдар арасындағы әсерлесу. Мұндай байланыстың энергиясы дипольдердің ара қашықтығының алты дәрежесіне кері пропорцоинал.

Ионды байланыс неорганикалық байланыстар арасындағы кең таралған байланыс түрі. Бұл, металлдар мен металл еместер арасындағы байланыс. Байланыс түріне, металлдардың галоидтармен, металл оксидтерімен, сульфидтері және т.б полярлы байланыстар жатады. Осының әсерінен металлдардың электрондары металл еместерге барып, ион түзеді. Ионды байланыстың энергиясы Ван-дер-Ваальсты байланыс энергиясынан әлдеқайда жоғары, сандық мәні жағынан Дж/моль- ға тең. Сондықтан, иондық байланысы бар қатты денелер сублимацияның және балқу температурасының жоғарғы болуын қамтамасыз етеді [10].

Иондық байланыс, бұл атомдар арасындағы үлкен теріс заряд (>1,5 Полинги шкаласы бойынша) тудыратын химиялық байланыс. Мұның әсерінен электронды жұптар көп жағдайда заряды теріс атомға көшеді. Басқаша айтқанда, бұл зарядталған денелердің байланысы. Мысал ретінде CsF алсақ болады, оның иондық байланысы 97% тең. Иондық байланыс ковалентті полярлы байланыстың соңғы нәтижесі: A ̇ + [: ]

Пайда болған иондар арасында иондық байланыс пайда болады. Бұл байланыстың басқаларға қарағандағы ерекшелігі, олардың қанықпағандылығы мен бағытталмағандығы. Байланыстың негізгі сипаттамасы полярлы ерітінділерде (су, қышқылдар, т.б) жақсы ерігіштік қасиеті болып табылады. Бұл зарядталған молекула бөлшектерінің әсерінен болады. Осы кезде, ерітіндінің дипольдері молекуланың зарядталған бөлщектеріне тартылып, Броундық қозғалыс нәтижесінде денедегі бөлшектерге қайта бірікпеуін қамтамасыз етеді. Нәтижесінде, ерітіндіні айнала қоршаған дипольдер пайда болады [11].

Ионды байланыстың пайда болуы. Мысал ретінде NaCl натрий хлоридін қарастырайық. Электронды конфигурациясы және . Бұл атомдардың энергетикалық деңгейінің сыртқы қабаты толмаған. Бұл жағдайда, натрий атомына 7 электрон қосып алғанша, 1 элетрон берген ыңғайлы, ал хлор атомына 7 электрон бергенше 1 электрон қосып алған ыңғайлы. Химиялық әсерлесу нәтижесінде, натрий 1 атомын беріп, ал хлор оны қосып алады. Схематикалық түрде оны былай бейнелейміз: Na - e , натрий ионы 8 электроннан тұратын мықты ион және Cl + e иондары. және иондары арасында электростатикалық тартылыс күші болып, нәтижесінде иондық байланыс пайда болады.

Ковалентті байланыс. Кейбір металдар мен интерметалдық байланыстар, органикалық байланыстар арасында болатын кең таралған байланыс түрі. Бұл байланыс алмаз, германий, т.б тәрізді валентті кристалдардың пайда болуына негізделген. Ковалентті байланыстың энергиясы Дж/моль, ол сублимация мен балқу температурасының жоғары болғандығын көрсетеді. Ковалентті байланыстың қасиеттері: бағыттылық, қанығу, полярлығы және полярлануы байланыстың физикалық және химиялық қасиеттерін сипаттайды. Байланыстың бағыттылығы, молекулалардың геометриялық формалары мен құрылымына негізделген. Екі байланыстың арасындағы бұрыш валенттілік деп аталады [12].

Қанықтылық, шектелген ковалентті байланыстарды түзу мүмкіндігі. Атомдар түзетін байланыстардың саны атомдардың сыртқы атомдық орбитальдарымен шектелген. Байланыстың полярлығы электронды тығыздықтың атомның теріс зарядтылығына байланысты бірқалыпты таралмағандығына негізделген. Осы құбылысқа байланысты ковалентті байланысты полярлы және полярлы емес деп екі топқа ажыратады. Полярлы ковалентті байланыс дегеніміз, әр түрлі химиялық элементтің атомынан тұратын екі атомды молекула. Мұндағы, электронды бұлт атомның бір жағына қарай молекулада асимметриялық таралып, молекуланың дипольді моментін туғызады. Полярлы емес ковалентті байланыс, бірдей атомнан (H₂, Cl₂, N₂) тұратын екі атомды молекула. Әр атомға электронды бұлт симметриялы таралған. Байланыстың полярлануы сыртқы электр өрістің және басқа да бөлшектің әсерінен электронды байланыстардың ығысуына негізделген. Полярлану электрондардың қозғалғыштығымен анықталады. Ковалентті байланыстың полярлығы және полярлануы, полярлы реагенттерге байланысты молекулалардың реакцияға қатысу мүмкіндігін анықтайды. Электрондардың қозғалғыштығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым олар ядродан алыс орналасады [13].

Байланыстың пайда болуы: Ковалентті байланыс екі атом арасында бөлінген электрон жұбынан пайда болады. Бұл электрондар әр атом есебінен екі орбитальға ие болуы керек: A· + ·В → А : В

Электрондардың бірігуі нәтижесінде толған энергетикалық деңгей пайда болады. Егер, олардың толық энергиясы алғашқы күйдегі энергиясынан аз болса ғана байланыс пайда болады.

Ковалентті байланыстың түрлері: Пайда болу механизміне қарай ковалентті байланысты 3 түрге бөледі [14]. Олар:

1. Қарапайым ковалентті байланыс. Бұл байланыстың пайда болуына әрбір атом жұпталмаған бір электрон беруі керек. Байланыс кезінде атом зарядтары өзгермейді. Егер, қарапайым ковалентті баланыс түзетін атомдар бірдей болса, молекула ішіндегі атом зарядтары да бірдей болады. Себебі, байланыс түзетін атомдар бірдей жағдайда ортақ электрондық жұпқа ие болады. Мұндай байланыс полярлы емес ковалентті байланыс деп аталады. Бұл байланысқа жай заттар ие болады. Мысалы, О₂,N₂, Cl₂, т.б.

Егер атомдар әртүрлі болса, онда ортақ электрондар жұбы атомдардың теріс электр зрядтарымен анықталады. Теріс электр заряды үлкен атомдар өзіне қарай электрондық жұптарды тез тартады, осының нәтижесінде атомның заряды теріс болады. Теріс электр заряды аз атом сәйкесінше оң зарядқа ие болады. Егер, байланыс екі әртүрлі металл еместермен болатын болса, мұндай байланыс полярлы ковалентті байланы деп аталады [15].

2. Донорлы- акцепторлы байланыс. Бұл байланысты алу үшін атомдардың біреуі донор болуы қажет. Байланыс түзетін екінші бір атом акцептор деп аталады. Пайда болған молекулада донорда заряд бірге артық, ал акцепторда бірге кем болады.

3. Жартылай полярлы байланыс. Бұл байланыс түрін полярлы донорлы- акцепторлы байланыс ретінде қарастырса болады.Бұл ковалентті байланыстың түрін электрондық жұптары бөлінбеген атомдар (азот, фосфор, күміс, дер және т.б) арасында пайда болады. Жартылай полярлы байланыстың пайда болы екі этаптан өтеді:

- Ажыратылмаған электрондық жұптан жұпталмаған электрондық жұпқа 1 атомды көшіру. Нәтижесінде, ажыратылмаған жұп электрондары катион- радикалдарына айналады (оң зарядталған жұпталмаған электрон), ал екі жұпталмаған электрондар- анион- радикалдарына айналады (теріс зарядталған жұпталмаған электрон).

- Жұпталмаған электрондардың ортақтылығы (қарапайым ковалентті байланыс сияқты).

Ковалентті байланысқа мысалдар. Мысал ретінде біз қарапайым газ (Н₂, Cl₂ және т.б) молекулаларының атомдарын және қосылыстарын (Н₂О, NH₃, CH₄, СО₂, HCl және т.б) жатқыза аламыз. Донорлы- акцепторлы байланыс ретінде - аммоний  NH₄⁺, тетрафторборат анионы  BF₄⁻ , т.б. Жартылай полярлы байланысқа, азоттың тотықтары N₂O, O⁻-PCl₃⁺. Ковалентті байланысы бар кристаллдарға диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерді жатқызамыз. Қарапайым мысал ретінде алмаз, германий, кремний, т.б айтуға болады.

4. Металлды байланыс. Интерметалды және металды байланыстардың кристалдық торларындағы электрондардың ортақтасуының нәтижесінде пайда болатын байланыс. Байланыс энергиясы Дж/моль- ға тең. Металлдың кристаллдық торының түйіндерінде оң иондар орналасқан. Олардың арасында ретсіз, молекулалық газ тәрізді электрондар қозғалыста болады. Бұл электрондар металл атомдарынан ион пайда болған кезде болады. Сонымен қатар бұл электрондар, оң иондарды бірге ұстап тұратын цемент рөлін атқарады. Егер, мұндай жағдай болмаса иондар арасындағы итеру күштері әсерінен кристалдық тор жойылатын еді. Осы себептен, иондар электрондарды кристалдық тордың ішінде шығармай ұстап отырады. Байланыс күштері ауыздықталмаған және бағытталмаған. Металдарда көп жағдайда жоғарғы координациялық сандар кездеседі. Осылайша, сілтілік металдар көлемдік- орталықтанған кубтық торда кристаллизацияланады және әрбір металдың оң зарядталған сілтілік ионы жақын орналасқан 8 көрші ионнан (оң зарядталған) тұрады (3 сурет).