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出版者:化學工業齣版社

作者:冉鳴

出品人:

頁數:214

译者:

出版時間:2006-8

價格:29.80元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787502590451

叢書系列:

圖書標籤:

化學教育
教育軟件
教學工具
化學教學
STEM教育
實驗模擬
虛擬實驗
化學學習
軟件開發
教育技術

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具體描述

本書主要講述瞭ChemSketch5.0、Diamond、ChemWindows、MSViewer和ChemLab五款常用的、可通過網絡免費下載的化學專業計算機軟件。這些軟件研製的共同特點就是解決化學知識傳播和化學教育中的有關信息錶示和分子結構參數預測。

　　本教材的編寫按照計算機軟件學習的規律從軟件的結構到軟件的功能，從軟件的功能到具體的應用，逐一通過典型案例來說明各個軟件在化學教育中的具體應用與實際操作，並深入淺齣、循序漸進地通過經典案例來訓練讀者，提高其掌握技術的水平。

　　1.ChemSketch5.0，化學平麵符號的錄入軟件。主要解決有機化學，生物化學中常見的化學論文、化學試捲以及平麵化學教學課件中化學符號、反應方程式、軌道反應方程式和結構式的構建與錶達問題。同時提供三維空間結構錶示與化學實驗裝置圖構建功能。

　　2.Diamond，晶體與材料結構創建與錶示軟件。主要用於構建、繪製晶體結構。

　　3.ChemWindows，是一款常用的化學專業軟件，其主要解決無機化學、有機化學，生物化學中常見的分子與大分子的錄入。提供簡單的三維空間結構錶示與化學實驗裝置圖構建功能。

　　4.MSViewer，常用的三維化學空間結構的構建與錶示軟件。其主要用於有機高分子、生物大分子和各類氨基酸、蛋白質立體空間的錶示。

　　5. ChemLab，虛擬化學實驗室。具有模擬實驗仿真功能的多媒體化學遊戲學習軟件，可以像在實驗室做實驗一樣操作其中的各種儀器和設備來進行各種預設的實驗，也可利用該軟件提供的實驗平颱進行用戶自己設計的實驗。

　　本書還介紹瞭上述軟件之間的信息資源交換與共享的實用知識。

現代量子化學計算與應用作者：張偉劉芳王強齣版社：科學齣版社齣版日期： 2023年10月頁數： 680頁定價： 188.00元 --- 內容簡介本書係統而深入地闡述瞭現代量子化學計算的理論基礎、核心算法、常用軟件操作及在化學、材料科學、生命科學等領域的廣泛應用。全書結構嚴謹，內容新穎，旨在為高年級本科生、研究生以及從事相關領域研究的科研人員提供一本全麵、實用的參考教材和工具書。第一部分：量子化學計算的理論基石本書的開篇部分緻力於構建堅實的理論框架，使讀者深刻理解量子化學計算的內在邏輯和物理意義。第一章：量子力學基礎迴顧本章首先對薛定諤方程及其在多電子體係中的應用進行瞭詳盡的迴顧。重點闡述瞭波函數和哈密頓量的基本概念，並引入瞭角度動量和自鏇的概念，為後續的近似方法奠定基礎。特彆強調瞭電子間的庫侖排斥和交換能對體係能量的決定性影響。第二章：從原子到分子：基組理論與近似方法本章詳細介紹瞭電子結構計算中至關重要的基組理論。內容涵蓋瞭高斯型函數（GTOs）的數學形式、收縮與分級（STO-NG, Dunning基組係列）的構建原理。隨後，深入探討瞭Hartree-Fock（HF）方法的核心思想——平均場近似，推導瞭Hartree-Fock方程，並分析瞭自洽場（SCF）迭代過程的收斂性問題。此外，還討論瞭各種處理電子關聯缺失的策略，如密度泛函理論（DFT）的初步介紹。第三章：密度泛函理論（DFT）的深入剖析 DFT是現代計算化學中最常用、最有效的工具之一。本章詳細講解瞭Kohn-Sham方程的推導，並重點剖析瞭交換關聯泛函的演變曆程。內容覆蓋瞭從LDA（局域密度近似）到GGA（廣義梯度近似，如PBE、B88），再到後來的元GGA（meta-GGA）和混閤泛函（Hybrid Functionals，如B3LYP、PBE0）的精確度與計算成本的權衡。本章通過豐富的實例，說明瞭選擇閤適的泛函對計算結果準確性的關鍵作用。第四章：後Hartree-Fock方法：電子關聯的精確描述為瞭描述弱相互作用和基態性質的精確計算，本章轉嚮瞭更高精度的電子關聯方法。詳細闡述瞭Møller-Plesset微擾理論（MP2, MP3, MP4）在處理動態關聯能方麵的優勢與局限性。接著，本書用大量的篇幅介紹瞭耦閤簇理論（Coupled Cluster, CC）。重點講解瞭CC的數學錶達，特彆是CCSD、CCSD(T)方法的精確性和計算復雜度，並探討瞭如何通過截斷實現工程實用性（如CCSD(T))。第二部分：計算實踐與軟件應用理論是基礎，實踐是關鍵。本部分聚焦於如何將理論轉化為實際的計算結果，涵蓋瞭主流計算軟件的操作技巧和數據分析方法。第五章：分子結構優化與振動分析結構優化是計算化學的起點。本章講解瞭能量最小化算法，包括梯度下降法、共軛梯度法和牛頓法傢族（如BFGS、QUICKSTEP）。深入分析瞭 Hessian 矩陣在確定鞍點和能量極小值中的作用。內容還擴展到振動分析，如何通過計算頻率來確認結構是駐點、過渡態還是分子軌道，並解釋瞭紅外（IR）和拉曼光譜的理論模擬。第六章：反應路徑、過渡態和動力學模擬本章專注於化學反應的深入研究。詳細介紹瞭過渡態（Transition State, TS）的定位方法，如同步優化（Syncro-Synchronous Optimization）和能量麵掃描。重點講解瞭確定TS幾何結構後，如何通過虛頻分析和IRC（Intrinsic Reaction Coordinate）計算來驗證反應機理。此外，還引入瞭基於能量麵的經典分子動力學（MD）模擬的基本原理。第七章：激發態與光譜學計算理解物質與光的作用需要激發態理論。本章主要討論瞭綫性響應理論，特彆是時間依賴性密度泛函理論（TD-DFT）在計算激發能、振子強度和吸收光譜中的應用。同時，也介紹瞭半經驗方法在快速預測激發態性質時的適用範圍。本章還包括瞭對熒光、磷光壽命預測的理論方法介紹。第八章：常用量子化學軟件包的使用指南本章提供瞭針對主流商業及開源軟件（如Gaussian, ORCA, NWChem, Q-Chem）的實用操作指導。內容覆蓋瞭輸入文件的構建、關鍵關鍵字的選擇（例如基組、泛函、溶劑模型、對稱性控製）、計算結果的解析和後處理技術。通過具體案例（如H2O分子的振動計算），演示瞭如何高效地設置和運行計算任務。第三部分：計算化學的前沿與交叉應用本書的最後部分將理論和方法應用於解決復雜的實際問題，展示瞭量子化學在現代科學研究中的廣闊前景。第九章：溶劑效應與非局域相互作用化學反應往往發生在溶液或復雜的介質中。本章詳細介紹瞭模擬溶劑環境的主要模型，包括隱式溶劑模型（如PCM, SMD）和顯式溶劑模型（基於分子動力學）。深入探討瞭範德華力、氫鍵和π-π堆疊等非局域相互作用在生物分子和材料界麵現象中的定量描述。第十章：周期性體係計算與固體物理基礎對於晶體、錶麵和納米材料的計算，需要采用周期性邊界條件。本章介紹瞭平麵波基組（Plane-Wave Basis Sets）和Kohn-Sham晶體軌道理論。內容涵蓋瞭晶格常數的優化、能帶結構（Band Structure）的計算、費米麵分析以及對半導體和絕緣體電子特性的預測。第十一章：自然軌道與軌道分析軌道分析是理解計算結果物理圖像的關鍵。本章引入瞭密度矩陣和自然軌道（Natural Orbitals, NOs）的概念，用於更直觀地描述電子的局域性和軌道占據數。詳細講解瞭量子化學可視化工具的使用，如分子軌道（MO）、局域化軌道（LMOs）和電荷分析（如Mulliken, NBO）的局限性與應用場景。第十二章：計算化學在材料設計中的展望本書以對前沿領域的展望作結。探討瞭量子化學計算在新型催化劑設計、有機光伏材料（OPV）的能級匹配、高熵閤金的結構預測以及酶促反應機理解析等方麵的具體案例和挑戰。強調瞭計算結果的可靠性驗證和與實驗數據的有效結閤。 --- 本書特點： 1. 理論與實踐緊密結閤：既有對薛定諤方程、電子關聯理論的嚴謹推導，也有大量實際軟件操作的指導。 2. 覆蓋麵廣：涵蓋瞭從基礎的HF/DFT到高級的耦閤簇方法，以及從分子體係到周期性體係的計算方法。 3. 強調選擇與評估：針對不同的化學問題，詳細分析瞭不同理論方法和泛函的優缺點及適用性。 4. 麵嚮工程應用：豐富的案例分析和關鍵字解析，確保讀者能快速上手解決實際科研問題。本書是計算化學領域的進階讀物，尤其適閤希望掌握量子化學計算核心技術，並將其應用於解決復雜化學問題的研究生和專業研究人員。