物理化學全析精解 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:陝西西北工業大學

作者:許國根 編

出品人:

頁數:443

译者:

出版時間:2006-12

價格:26.00元

裝幀:

isbn號碼:9787561220245

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理化學
• 化學
• 教材
• 大學
• 考研
• 復習
• 精講
• 習題
• 應試
• 基礎

理論化學與計算方法導論 本書簡介 《理論化學與計算方法導論》旨在為化學、材料科學、物理學等領域的學生及研究人員提供一個全麵且深入的理論化學基礎，並重點介紹現代計算化學的原理、工具和應用。本書內容覆蓋瞭從經典的量子力學基礎到前沿的密度泛函理論（DFT）及分子動力學模擬的廣泛領域，旨在幫助讀者建立紮實的理論框架，並能熟練運用計算工具解決實際的化學問題。 第一部分：量子力學基礎與分子結構 本書首先從量子力學的基本假設和數學框架入手，詳細闡述瞭波函數、薛定諤方程、算符理論以及角動量理論在化學問題中的應用。我們深入探討瞭原子結構和電子排布的理論模型，包括玻爾模型、海森堡不確定性原理的實際意義，以及波函數在描述微觀粒子行為中的核心作用。 微觀粒子描述與薛定諤方程 本章係統迴顧瞭量子力學的基本公設，強調瞭綫性算符、本徵值和本徵函數在描述可觀測物理量中的重要性。我們詳細推導瞭定態薛定諤方程，並討論瞭其在處理簡單體係（如一維勢阱、諧振子）中的解析解法。隨後，本書將重點放在對多電子體係的討論上，引入瞭變分法和微擾論作為求解復雜體係波函數的主要數學工具。 原子結構與光譜 原子結構部分詳細闡述瞭氫原子和類氫離子的精確解，並引入瞭斯萊特行列式（Slater Determinant）來處理多電子原子的泡利不排除原理。我們深入討論瞭原子能級、洪特規則、LS耦閤以及原子光譜的精細結構。對於更復雜的原子體係，本書介紹瞭自洽場（SCF）方法的基本思想，為後續的分子軌道理論奠定基礎。 分子軌道理論與化學鍵 分子結構是本書的另一核心。我們從分子哈密頓量的建立開始，詳細講解瞭分子軌道理論（MO Theory）的構建，包括從原子軌道綫性組閤（LCAO-MO）的原理。我們對比和分析瞭價鍵理論（VB Theory）與分子軌道理論在描述共價鍵、離子鍵、配位鍵方麵的優劣。特彆是對於雙原子分子，我們詳細推導瞭基態和激發態的分子軌道圖，並解釋瞭鍵級、鍵長和鍵能之間的定量關係。 群論在化學中的應用 群論作為描述分子對稱性的強大數學工具，被專門用一章進行介紹。我們講解瞭點群、不可約錶示以及特徵標錶。重點演示瞭如何利用群論知識簡化分子軌道計算，例如確定軌道對稱性和推導選擇定則（如光譜躍遷的允許性與禁戒性），這對於理解分子振動、電子激發和晶體場理論至關重要。 第二部分：計算化學方法與實踐 本部分轉嚮計算化學領域，重點介紹從半經驗方法到高精度從頭算（Ab Initio）方法的理論基礎，並深入探討現代化學研究中最常用的密度泛函理論（DFT）。 從頭算方法：Hartree-Fock理論 我們將詳細解析Hartree-Fock（HF）方法，這是所有精確電子結構計算的基石。本書詳細闡述瞭SCF過程的迭代步驟，解釋瞭如何構造和求解羅特漢方程（Roothaan Equations）。我們深入探討瞭基組的選擇，包括高斯型、斯萊特型軌道，以及後HF方法（如MP2、CISD）如何通過引入電子關聯效應來超越HF方法的局限性。 電子關聯與後HF方法 電子關聯是準確預測分子性質的關鍵。本章將介紹各種處理電子關聯的方法，包括組態相互作用（CI）的局限性與截斷策略，以及微擾理論（如Møller-Plesset微擾理論MP2、MP4）的原理和實際應用。我們著重分析瞭這些方法在計算鍵能、激發態和反應路徑時的精度和計算成本的權衡。 密度泛函理論（DFT） DFT是當前計算化學領域應用最廣泛的方法。本書詳細介紹瞭霍恩伯格-科恩（Hohenberg-Kohn）定理及其意義，闡述瞭如何將電子結構問題轉化為密度泛函優化問題。我們全麵評估瞭當前主流的交換關聯泛函（如LDA, GGA, Meta-GGA, 混閤泛函），並探討瞭DFT方法在處理非定域體係和過渡金屬化閤物時的錶現。 分子動力學模擬與統計力學 為瞭模擬體係的動態行為和熱力學性質，本書引入瞭分子動力學（MD）和濛特卡洛（MC）方法。我們講解瞭牛頓運動方程在MD中的積分算法（如Verlet算法），以及如何構建和使用力場（Force Fields）來描述分子間相互作用。統計力學術語如配分函數、自由能、熵的計算方法在MD模擬中的應用被重點講解。 第三部分：應用與前沿進展 本書最後一部分將理論與實踐相結閤，探討瞭計算化學在材料科學、生物化學以及光譜模擬中的具體應用。 反應機理與勢能麵 計算化學的核心應用之一是理解化學反應的機理。本書詳細介紹瞭勢能麵的概念，如何使用梯度優化技術尋找駐點（即平衡結構和過渡態）。我們講解瞭如何通過計算鞍點（過渡態）的振動模式來驗證過渡態的真實性，並引入瞭描述反應速率的過渡態理論（TST）。 激發態計算與光譜模擬 理解分子如何吸收和發射光子是現代化學和材料科學的基礎。我們介紹瞭描述激發態的理論方法，如時間依賴性密度泛函理論（TD-DFT）和激發態的CI方法。本書展示瞭如何利用這些方法模擬紫外-可見吸收光譜、熒光光譜和電子自鏇共振（ESR）譜，並與實驗數據進行對比分析。 計算化學軟件的使用與後處理 本書提供瞭關於主流計算化學軟件（如Gaussian, ORCA, VASP等）的基本操作指南，並重點強調瞭結果的有效分析和可視化。讀者將學習如何構建輸入文件，解析輸齣數據，並利用專業的圖形軟件（如VMD, Molden）對分子結構、軌道密度、勢能麵進行專業的可視化處理。 前沿課題概覽 最後，本書對當前計算化學的前沿研究方嚮進行瞭簡要介紹，包括機器學習在分子模擬中的應用、量子化學方法的並行化策略，以及在催化、光電材料設計中的實際案例。 目標讀者： 本書適閤作為高等院校化學、物理學、材料科學及相關工程專業本科高年級學生和研究生的教材或參考書。具備微積分、綫性代數以及基礎物理化學知識的讀者將能更好地吸收和應用書中的內容。

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作為一名習慣於通過批判性閱讀來構建知識體係的學習者，我對這本書中體現的學術態度非常欣賞。它在闡述經典理論的同時，也毫不避諱地指齣瞭這些理論在特定條件下的失效邊界，這體現瞭一種非常成熟和負責任的科學精神。例如，在討論理想氣體模型時，作者很早就引入瞭範德華方程的局限性，並對比瞭更高階的修正模型，而不是等到專門討論真實氣體的章節纔提及。這種“超前預警”式的講解，讓我能夠持續保持警惕，避免將近似的結論當作絕對真理。書中引用和參考的文獻列錶也顯示齣作者深厚的學識背景，很多細微之處的解釋都有可靠的齣處可循，這極大地增強瞭內容的可信度。總而言之，這本書提供瞭一個多維度的視角來審視物理化學，它不僅教會瞭我“是什麼”和“怎麼算”，更重要的是，它啓發瞭我思考“為什麼會是這樣”以及“在什麼情況下不再是這樣”，這種思維上的提升遠超瞭一本教科書所能給予的。

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老實說，我最初是抱著試試看的心態買下這本《物理化學全析精解》的，因為市麵上關於這個主題的書籍汗牛充棟。但讀瞭幾天後，我發現它的編排邏輯實在是太“反直覺”地優秀瞭。它沒有遵循傳統的“熱力學-動力學-量子化學”的綫性結構，而是似乎根據概念之間的內在聯係進行瞭重組。比如，它將某些光譜學的解釋穿插在瞭量子化學基礎之後，使得抽象的能級概念立刻有瞭直觀的實驗佐證。對於我這種更偏好“先看到現象，再理解原理”的學習風格的人來說，這種非綫性的敘事方式大大降低瞭學習的疲勞感。而且，這本書的排版和字體選擇也極為舒適，大段的公式和密集的文字沒有造成視覺上的擁擠，閱讀體驗極佳。它成功地將一門以晦澀著稱的學科，轉化成瞭一段引人入勝的探索旅程，我幾乎無法抗拒連續閱讀下去的衝動，生怕錯過任何一個精彩的解釋。

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這本《物理化學全析精解》簡直是為我這種掙紮在物理化學邊緣的苦命人量身打造的寶典！說實話，我以前對這門課一直有一種莫名的恐懼感，總覺得那些復雜的公式和抽象的理論像一座座難以逾越的大山。但是，當我翻開這本書的扉頁，那種焦慮感瞬間就消散瞭。作者的敘述方式簡直像一位循循善誘的老師，把那些拗口的熵、吉布斯自由能、相平衡理論，掰開瞭揉碎瞭講。尤其是關於統計熱力學的章節，我以前總是看得一頭霧水，總覺得宏觀現象和微觀粒子之間的聯係像空中樓閣，但這本書裏通過一係列巧妙的比喻和清晰的推導，讓我真真切切地感受到瞭分子運動的內在邏輯。它沒有一開始就拋齣最難啃的骨頭，而是從基礎的熱力學定律開始，步步為營，讓知識點之間的銜接無比自然流暢。讀完前幾章，我甚至産生瞭一種錯覺：物理化學似乎也沒那麼難嘛！這種由衷的信心提升，對於一個長期被學科摺磨的學生來說，價值韆金。我特彆欣賞它在例題解析上的詳盡程度，不僅僅是給齣答案，更是深入剖析瞭每一步背後的物理意義和數學原理，真正做到瞭“授人以漁”。

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我以一個已經工作幾年，但需要迴顧和深化基礎知識的工程師的角度來看待這本書，體驗完全不同。我們日常工作中接觸到的許多過程優化和反應動力學問題，根源都在於這些基礎理論。這本書最讓我眼前一亮的，是它對實驗方法的結閤描述。它不僅僅是停留在理論的推導上，而是很實際地將理論與實驗測量技術緊密地聯係起來。例如，在討論化學平衡常數時，它沒有僅僅停留在數學錶達式上，而是詳細闡述瞭如何通過電化學測量或光譜分析來實際確定這些常數，這對於工程應用人員來說是極其寶貴的知識點。書中的圖錶設計也極為考究，那些三維的相圖和能量麵，繪製得清晰且富有信息量，遠勝於我大學時代使用的那些模糊不清的教材插圖。它提供瞭一種“從理論到實踐再到優化”的完整思維框架，讓我能夠將學到的知識點迅速地映射到實際工業場景中去，理解為什麼某些反應條件的選擇是最佳的，這纔是硬核的價值所在。

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對於那些追求極限深度的科研工作者而言，這本書的價值在於其內容的廣度和精細度。我注意到，書中對於一些前沿和交叉學科的討論也相當深入，比如非平衡態熱力學在生物物理學中的初步應用，以及對界麵現象的微觀描述，這些內容往往在標準本科教材中是一筆帶過，但在《物理化學全析精解》中卻得到瞭紮實的論述。它的數學處理非常嚴謹，涉及到張量分析和微分幾何的地方，都保持瞭高度的學術水準，絕不為瞭“簡化”而犧牲準確性。更令人贊嘆的是，它對曆史發展脈絡的梳理非常清晰，當你讀到某個公式的推導時，作者會適當地穿插一些背景知識，讓你明白這個理論是如何一步步被構建和完善的，這對於理解理論的局限性非常有幫助。這種對細節的執著和對深度的追求，使得這本書不僅僅是一本學習用書，更像是一部可以隨時查閱和深入研究的參考手冊，非常適閤作為碩士或博士階段的輔助讀物。

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