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出版者:McGraw Hill Higher Education

作者:Ira N. Levine

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-09-01

价格:USD 65.71

装帧:Paperback

isbn号码:9780071232135

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 化学
• 物理化学
• 热力学
• 量子化学
• 化学动力学
• 统计力学
• 分子结构
• 光谱学
• 电化学
• 界面化学
• 溶液化学

《结构化学基础：从原子到分子世界的深度探索》 本书聚焦于物质的微观结构及其性质之间的内在联系，深入剖析了原子、分子以及晶体在不同环境下的行为规律。它旨在为学习者构建一个坚实的基础，理解化学现象背后的量子力学原理和热力学驱动力，但内容不涉及物理化学的核心计算和动力学部分。 --- 第一部分：原子结构与电子排布的精妙艺术 本部分致力于揭示原子核外电子的运动规律及其对元素周期性的决定作用。我们将从波尔模型出发，逐步过渡到更精确的薛定谔方程在氢原子体系中的应用，详尽讨论量子数（主量子数 $n$、角量子数 $l$、磁量子数 $m_l$ 和自旋量子数 $m_s$）的物理意义及其对电子轨道的描述。 1.1 量子力学的基石： 深入探讨波函数 $Psi$ 的统计学解释，理解概率密度的概念。着重分析定态薛定谔方程的推导和求解过程，重点阐释本征值和本征函数的物理含义。我们将详细考察无限深势阱、有限深势阱以及谐振子模型在描述电子运动中的启示。 1.2 原子轨道与电子排布： 系统性地讲解 $s, p, d, f$ 等原子轨道的空间形态和能量特性。详细解析洪特规则、泡利不相容原理以及洪特规则在确定多电子原子基态电子排布中的应用。特别关注 $d$ 轨道和 $f$ 轨道在过渡金属和稀土元素中的复杂行为，及其如何影响元素的化学特性。 1.3 周期性与相对论效应： 分析原子半径、电离能、电子亲和能和电负性等周期性性质的理论基础。解释这些性质如何由有效核电荷 $Z_{eff}$ 和屏蔽效应决定。在讨论重元素时，会引入相对论效应（如镧系收缩）对原子性质的微小但重要的修正，但不会深入到复杂的相对论量子化学计算。 --- 第二部分：化学键的本质与分子几何构型 本章是连接微观结构与宏观物质形态的关键桥梁。它侧重于解释原子间如何结合形成稳定分子，以及这些键合的性质如何决定分子的三维结构。 2.1 价键理论（VB理论）与杂化轨道： 详细阐述原子轨道线性组合的原理，重点讲解 $sp, sp^2, sp^3$ 等不同类型的杂化现象及其在解释常见分子（如 $ ext{CH}_4, ext{C}_2 ext{H}_4, ext{H}_2 ext{O}$）几何构型中的强大威力。讨论 $sigma$ 键和 $pi$ 键的形成及其能量学差异。 2.2 分子轨道理论（MO理论）： 从线性组合分子轨道（LCAO）的基本假设出发，系统性地构建双原子分子（如 $ ext{H}_2, ext{O}_2, ext{N}_2$）的分子轨道能级图。深入分析键级（Bond Order）的概念及其与键稳定性的关系。对于多原子分子，我们将探讨群论在简化分子轨道分析中的应用，例如在 $ ext{BF}_3$ 或 $ ext{SF}_6$ 中的应用，但不会涉及分子振动和转动能级的详细计算。 2.3 分子的几何与电子对斥力模型： 着重讲解价层电子对互斥理论（VSEPR）如何预测和解释分子的空间排布。详细分类和分析具有不同孤对电子和成键电子对的分子形状（如 $ ext{AX}_n ext{E}_m$ 模型），并讨论电子对的偏极性和空间位阻对键角的影响。 2.4 极性和分子间作用力： 阐明偶极矩的矢量叠加原理及其对分子极性的判定。详尽介绍各种分子间作用力（范德华力、取向力、诱导力、伦敦色散力以及氢键）的微观成因、相对强度和对物质宏观性质（如沸点、溶解性）的影响。特别关注氢键在生物大分子结构维持中的核心作用。 --- 第三部分：固态化学与晶体结构分析 本部分转向对材料的微观结构研究，特别是晶体这一高度有序的固态体系。内容侧重于描述晶体结构、点群对称性以及晶体缺陷，而不涉及晶格能的详细计算或固体能带理论的深入数学推导。 3.1 晶体结构的基本概念： 定义晶格、晶胞、晶基矢的概念。系统介绍布拉维格子（Bravais Lattices）的十四种类型及其在三维空间中的排列特点。重点分析面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和简单立方（SC）晶格的堆积效率和配位数。 3.2 晶体结构类型的辨识： 通过具体的实例，如 $ ext{NaCl}$ 结构、$ ext{CsCl}$ 结构和金刚石结构，讲解如何利用晶胞参数和原子坐标确定化学式和结构类型。探讨离子晶体和金属晶体中电荷平衡和空间填充的几何要求。 3.3 晶体衍射与对称性： 简要介绍 X 射线衍射的基本原理（布拉格定律 $nlambda = 2dsin heta$），说明如何通过衍射图谱确定晶体的点阵常数。深入探讨晶体学中的对称元素（旋转轴、反射面、反演中心），并介绍 Schoenflies 符号在描述晶体对称性上的应用，但会避免复杂的群论矩阵运算。 3.4 晶体缺陷的类型与影响： 分类讨论点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制。分析这些缺陷如何影响材料的机械性能（如塑性变形）、扩散行为和导电性，为材料科学中的结构-性能关系提供基础支撑。 --- 第四部分：分子光谱学基础（定性与结构解析） 本章概述了分子与电磁辐射相互作用的基本原理，主要关注如何利用光谱信息来推断分子的结构特征，而不涉及复杂的哈密顿量求解和精细的能级跃迁速率计算。 4.1 辐射与物质相互作用的基本定律： 介绍吸收、发射和散射的基本概念。解释选择定则（Selection Rules）如何决定哪些跃迁是允许的。 4.2 旋转光谱学（微波光谱）： 探讨刚性转子模型在双原子分子中的应用，讲解转动常数 $B$ 与分子转动惯量和键长的关系。分析同核双原子分子在微波谱中不活泼的原因。 4.3 振动光谱学（红外与拉曼）： 描述分子振动模式（伸缩振动、弯曲振动）的几何表征。解释红外吸收对偶极矩变化的要求，以及拉曼散射对极化率变化的依赖性。讨论简谐振子模型在描述基本振动频率中的作用，并指出非谐性对实际光谱的影响。 4.4 电子光谱（紫外-可见光谱）： 阐述电子激发的一般原理，关注 $sigma o sigma^, n o sigma^, pi o pi^$ 等不同类型的电子跃迁及其对应的吸收波长范围。将电子光谱与分子中生色团和助色团的存在联系起来，用于定性分析化合物的共轭程度。 --- 总结： 本书通过对原子轨道、化学键合、分子几何、晶体堆积以及分子与光相互作用的深入剖析，提供了一套严谨而全面的微观结构化学知识体系。它强调理解结构与性质之间的内在逻辑，是构建扎实的化学基础、迈向更高级别结构分析的理想入门读物。内容严格限定在结构、几何、排布和定性分析范畴，避开了物理化学中复杂的热力学能变和反应动力学计算。

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我最近翻阅了这本《现代材料科学前沿》，说实话，它更像是一本深入的学术综述集，而不是一本传统的教材。这本书的特点在于其广度和深度并存，它涵盖了从纳米材料的量子效应到高分子材料的宏观性能，再到智能材料在生物医学领域的应用等多个热点方向。阅读体验是相当挑战性的，因为许多章节都需要读者对凝聚态物理和化学动力学有一定的背景知识。不过，如果你已经具备了基础，这本书会为你打开一扇通往最新研究成果的大门。它对薄膜沉积技术、晶体生长缺陷分析等实验方法的描述非常详尽，特别是对新发现的超导材料和新型催化剂的介绍，引用了大量近期的顶尖期刊文献，这使得内容具有极高的时效性和前沿性。我发现自己常常需要停下来，查阅许多专业术语，但正是这种“拉扯”，迫使我将知识点串联起来，形成更立体的知识网络。对于研究生或希望从事材料研发工作的人来说，这本书无疑是一本不可或缺的工具书，但对于初学者，我建议还是先建立起经典材料学的基础再去攻克它。

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这本《计算化学导论与应用》与其说是一本教材，不如说是一本实用的操作手册和理论指南的结合体。它的目标群体似乎定位在那些希望快速将理论知识转化为实际计算能力的化学、材料学或药学背景的研究人员。这本书的结构组织非常务实，前面部分简要回顾了量子化学的基本理论，如哈特里-福克方法和密度泛函理论（DFT），但重点迅速转移到了如何选择合适的基组、如何设置计算参数以及如何正确地解读计算结果。书中花费了大量的篇幅介绍主流计算软件（如Gaussian, ORCA）的基本输入文件编写格式和常用关键词的含义，这一点对于初次接触计算模拟的人来说至关重要，它避免了在软件文档中迷失方向。此外，它还深入探讨了分子动力学模拟的应用场景，包括溶剂效应的计算和过渡态的搜索技巧。我个人觉得，这本书最大的优点在于它始终强调“计算的可靠性”和“结果的物理解释”，而不是单纯地教会你如何运行程序。它教会读者如何像一个合格的计算化学家那样思考，而不是一个单纯的软件操作员。

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这本《流体力学导论》简直是为那些想在浩瀚的流体世界里扬帆起航的初学者量身定制的指南。作者的叙事方式非常平易近人，完全没有一般教科书那种拒人于千里之外的晦涩感。他从最基本的概念入手，比如流体的定义、粘性、压力，然后循序渐进地引入了更复杂的概念，比如伯努利方程和纳维-斯托克斯方程的简化形式。我尤其欣赏书中大量穿插的实际工程案例，从飞机机翼的气动设计到管道中液体的流动，每一个理论都与现实世界紧密相连，这极大地激发了我学习的兴趣。读到关于边界层分离的那一章时，作者用生动的比喻解释了复杂现象，让我这个非专业背景的读者也能瞬间抓住核心要点。书中的插图质量非常高，清晰地展示了涡流、射流等抽象概念的可视化效果，比起那些只有枯燥公式堆砌的书籍，这本简直是福音。如果你想对流体力学有一个扎实且直观的理解，而不是仅仅记住一堆数学公式，那么这本书绝对值得你花费时间去研读。它构建的知识框架非常稳固，为后续深入学习提供了坚实的基础。

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这本《有机合成方法学进阶》简直是化学合成爱好者的“武功秘籍”。它没有浪费笔墨去讲解基础的官能团转化反应，而是直接切入到高难度的、具有挑战性的合成策略中去。全书结构清晰，以反应类型和反应机理为核心划分章节，比如不对称催化、C-H键活化、光氧化还原催化等。作者对反应机理的阐述极为深刻，常常会结合量子化学计算的结果来解释过渡态的能量分布和立体选择性的来源，这让那些原本死记硬背的反应规则变得有迹可循，充满了逻辑美感。我特别喜欢它在每个章节末尾设置的“合成难题解析”部分，通过对一些复杂天然产物全合成路线的剖析，展示了如何将书中学到的各种反应有机地组合起来，形成高效的合成策略。这本书对试剂的选择、反应条件的优化有着近乎苛刻的要求，字里行间都透露着资深化学家的严谨态度。如果你已经掌握了基础的有机反应，并渴望突破合成的瓶颈，提升自己的合成设计能力，那么这本书绝对能让你受益匪浅，它教会的不是“做什么反应”，而是“如何思考反应”。

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我最近把《生物物理学原理》这本书从头到尾仔细看了一遍，我的第一感受是，它成功地架起了一座坚固的桥梁，连接了宏观的生物学现象与微观的物理学定律。这本书的独特之处在于，它坚持用物理学的视角去审视生命系统，从热力学、统计力学和电动力学的角度去解析蛋白质的折叠、酶的催化效率以及神经信号的传导过程。比如，书中对分子马达（如肌球蛋白）运动机制的阐述，巧妙地运用了随机游走模型和能量景观理论，而不是停留在生物化学的描述层面，这使得解释更具普适性和预测性。插图和图表制作精良，特别是关于分子模拟和生物大分子结构动力学的示意图，非常直观地展示了能量函数的概念和构象变化的随机性。当然，对于没有接触过高等数学和统计物理的读者来说，阅读起来会有些吃力，书中涉及到大量微积分和概率论的推导，但这正是其价值所在——它强迫你以一种更量化的方式去理解生命。这本书的目标明确：培养一种用物理思维分析生物问题的能力。

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