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出版者:化学工业出版社

作者:冉鸣

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:2006-8

价格:29.80元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502590451

丛书系列:

图书标签:

化学教育
教育软件
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具体描述

本书主要讲述了ChemSketch5.0、Diamond、ChemWindows、MSViewer和ChemLab五款常用的、可通过网络免费下载的化学专业计算机软件。这些软件研制的共同特点就是解决化学知识传播和化学教育中的有关信息表示和分子结构参数预测。

　　本教材的编写按照计算机软件学习的规律从软件的结构到软件的功能，从软件的功能到具体的应用，逐一通过典型案例来说明各个软件在化学教育中的具体应用与实际操作，并深入浅出、循序渐进地通过经典案例来训练读者，提高其掌握技术的水平。

　　1.ChemSketch5.0，化学平面符号的录入软件。主要解决有机化学，生物化学中常见的化学论文、化学试卷以及平面化学教学课件中化学符号、反应方程式、轨道反应方程式和结构式的构建与表达问题。同时提供三维空间结构表示与化学实验装置图构建功能。

　　2.Diamond，晶体与材料结构创建与表示软件。主要用于构建、绘制晶体结构。

　　3.ChemWindows，是一款常用的化学专业软件，其主要解决无机化学、有机化学，生物化学中常见的分子与大分子的录入。提供简单的三维空间结构表示与化学实验装置图构建功能。

　　4.MSViewer，常用的三维化学空间结构的构建与表示软件。其主要用于有机高分子、生物大分子和各类氨基酸、蛋白质立体空间的表示。

　　5. ChemLab，虚拟化学实验室。具有模拟实验仿真功能的多媒体化学游戏学习软件，可以像在实验室做实验一样操作其中的各种仪器和设备来进行各种预设的实验，也可利用该软件提供的实验平台进行用户自己设计的实验。

　　本书还介绍了上述软件之间的信息资源交换与共享的实用知识。

现代量子化学计算与应用作者：张伟刘芳王强出版社：科学出版社出版日期： 2023年10月页数： 680页定价： 188.00元 --- 内容简介本书系统而深入地阐述了现代量子化学计算的理论基础、核心算法、常用软件操作及在化学、材料科学、生命科学等领域的广泛应用。全书结构严谨，内容新颖，旨在为高年级本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员提供一本全面、实用的参考教材和工具书。第一部分：量子化学计算的理论基石本书的开篇部分致力于构建坚实的理论框架，使读者深刻理解量子化学计算的内在逻辑和物理意义。第一章：量子力学基础回顾本章首先对薛定谔方程及其在多电子体系中的应用进行了详尽的回顾。重点阐述了波函数和哈密顿量的基本概念，并引入了角度动量和自旋的概念，为后续的近似方法奠定基础。特别强调了电子间的库仑排斥和交换能对体系能量的决定性影响。第二章：从原子到分子：基组理论与近似方法本章详细介绍了电子结构计算中至关重要的基组理论。内容涵盖了高斯型函数（GTOs）的数学形式、收缩与分级（STO-NG, Dunning基组系列）的构建原理。随后，深入探讨了Hartree-Fock（HF）方法的核心思想——平均场近似，推导了Hartree-Fock方程，并分析了自洽场（SCF）迭代过程的收敛性问题。此外，还讨论了各种处理电子关联缺失的策略，如密度泛函理论（DFT）的初步介绍。第三章：密度泛函理论（DFT）的深入剖析 DFT是现代计算化学中最常用、最有效的工具之一。本章详细讲解了Kohn-Sham方程的推导，并重点剖析了交换关联泛函的演变历程。内容覆盖了从LDA（局域密度近似）到GGA（广义梯度近似，如PBE、B88），再到后来的元GGA（meta-GGA）和混合泛函（Hybrid Functionals，如B3LYP、PBE0）的精确度与计算成本的权衡。本章通过丰富的实例，说明了选择合适的泛函对计算结果准确性的关键作用。第四章：后Hartree-Fock方法：电子关联的精确描述为了描述弱相互作用和基态性质的精确计算，本章转向了更高精度的电子关联方法。详细阐述了Møller-Plesset微扰理论（MP2, MP3, MP4）在处理动态关联能方面的优势与局限性。接着，本书用大量的篇幅介绍了耦合簇理论（Coupled Cluster, CC）。重点讲解了CC的数学表达，特别是CCSD、CCSD(T)方法的精确性和计算复杂度，并探讨了如何通过截断实现工程实用性（如CCSD(T))。第二部分：计算实践与软件应用理论是基础，实践是关键。本部分聚焦于如何将理论转化为实际的计算结果，涵盖了主流计算软件的操作技巧和数据分析方法。第五章：分子结构优化与振动分析结构优化是计算化学的起点。本章讲解了能量最小化算法，包括梯度下降法、共轭梯度法和牛顿法家族（如BFGS、QUICKSTEP）。深入分析了 Hessian 矩阵在确定鞍点和能量极小值中的作用。内容还扩展到振动分析，如何通过计算频率来确认结构是驻点、过渡态还是分子轨道，并解释了红外（IR）和拉曼光谱的理论模拟。第六章：反应路径、过渡态和动力学模拟本章专注于化学反应的深入研究。详细介绍了过渡态（Transition State, TS）的定位方法，如同步优化（Syncro-Synchronous Optimization）和能量面扫描。重点讲解了确定TS几何结构后，如何通过虚频分析和IRC（Intrinsic Reaction Coordinate）计算来验证反应机理。此外，还引入了基于能量面的经典分子动力学（MD）模拟的基本原理。第七章：激发态与光谱学计算理解物质与光的作用需要激发态理论。本章主要讨论了线性响应理论，特别是时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）在计算激发能、振子强度和吸收光谱中的应用。同时，也介绍了半经验方法在快速预测激发态性质时的适用范围。本章还包括了对荧光、磷光寿命预测的理论方法介绍。第八章：常用量子化学软件包的使用指南本章提供了针对主流商业及开源软件（如Gaussian, ORCA, NWChem, Q-Chem）的实用操作指导。内容覆盖了输入文件的构建、关键关键字的选择（例如基组、泛函、溶剂模型、对称性控制）、计算结果的解析和后处理技术。通过具体案例（如H2O分子的振动计算），演示了如何高效地设置和运行计算任务。第三部分：计算化学的前沿与交叉应用本书的最后部分将理论和方法应用于解决复杂的实际问题，展示了量子化学在现代科学研究中的广阔前景。第九章：溶剂效应与非局域相互作用化学反应往往发生在溶液或复杂的介质中。本章详细介绍了模拟溶剂环境的主要模型，包括隐式溶剂模型（如PCM, SMD）和显式溶剂模型（基于分子动力学）。深入探讨了范德华力、氢键和π-π堆叠等非局域相互作用在生物分子和材料界面现象中的定量描述。第十章：周期性体系计算与固体物理基础对于晶体、表面和纳米材料的计算，需要采用周期性边界条件。本章介绍了平面波基组（Plane-Wave Basis Sets）和Kohn-Sham晶体轨道理论。内容涵盖了晶格常数的优化、能带结构（Band Structure）的计算、费米面分析以及对半导体和绝缘体电子特性的预测。第十一章：自然轨道与轨道分析轨道分析是理解计算结果物理图像的关键。本章引入了密度矩阵和自然轨道（Natural Orbitals, NOs）的概念，用于更直观地描述电子的局域性和轨道占据数。详细讲解了量子化学可视化工具的使用，如分子轨道（MO）、局域化轨道（LMOs）和电荷分析（如Mulliken, NBO）的局限性与应用场景。第十二章：计算化学在材料设计中的展望本书以对前沿领域的展望作结。探讨了量子化学计算在新型催化剂设计、有机光伏材料（OPV）的能级匹配、高熵合金的结构预测以及酶促反应机理解析等方面的具体案例和挑战。强调了计算结果的可靠性验证和与实验数据的有效结合。 --- 本书特点： 1. 理论与实践紧密结合：既有对薛定谔方程、电子关联理论的严谨推导，也有大量实际软件操作的指导。 2. 覆盖面广：涵盖了从基础的HF/DFT到高级的耦合簇方法，以及从分子体系到周期性体系的计算方法。 3. 强调选择与评估：针对不同的化学问题，详细分析了不同理论方法和泛函的优缺点及适用性。 4. 面向工程应用：丰富的案例分析和关键字解析，确保读者能快速上手解决实际科研问题。本书是计算化学领域的进阶读物，尤其适合希望掌握量子化学计算核心技术，并将其应用于解决复杂化学问题的研究生和专业研究人员。