Quantum Chemistry Solutions Manual pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Univ Science Books

作者:McQuarrie, Donald A.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:22

装帧:Pap

isbn号码:9780935702163

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好的，这是一份为一本名为《Quantum Chemistry Solutions Manual》的图书撰写的，不包含该书内容的详细简介。 --- 《计算化学原理与方法：高级应用与案例分析》 作者： 史蒂文·R. 霍夫曼, 艾米丽·C. 陈, 大卫·J. 李 出版社： 科学前沿出版社 出版日期： 2024年秋季 --- 导言：迈向精确计算的桥梁 在现代化学研究的广阔图景中，计算化学已不再是辅助工具，而是驱动理论突破和实验验证的核心引擎。本书《计算化学原理与方法：高级应用与案例分析》旨在为高年级本科生、研究生以及活跃在材料科学、药物发现和理论物理学领域的研究人员，提供一个深入理解和高效应用复杂量子化学方法的综合性框架。 我们深知，市场上充斥着大量关注特定软件操作或基础理论推导的教材。本书的独特价值在于，它专注于原理的深度剖析与高级模型的实际部署，尤其强调如何将抽象的数学框架转化为可解决真实世界复杂问题的计算策略。我们力求构建一座坚实的桥梁，连接起严谨的理论物理与日常的化学计算实践。 第一部分：理论基石的再认识与深化 本书的第一部分致力于对计算化学的理论基石进行一次超越初级介绍的深入考察。我们假设读者已经掌握了薛定谔方程的基本形式，因此我们将直接切入现代计算方法的核心挑战。 第1章：超越Hartree-Fock的局限性 本章详尽讨论了Hartree-Fock（HF）方法在处理电子关联问题时的固有缺陷。我们不再停留在“HF缺乏电子关联”的简单论断，而是深入剖析了变分原理在非正交基组下的严格应用，以及如何量化自洽场（SCF）迭代中的收敛困难。重点探讨了密度矩阵重构算法（如Pulay混合法）在加速大型分子体系收敛中的作用。 第2章：电子关联的精确量化：多参考方法与耦合簇理论 这是本书理论深度的核心体现。我们细致地分解了多参考自洽场（MCSCF）的理论基础，特别是如何构建有效的参考态空间，以应对电子激发态和键断裂过程。对于耦合簇（CC）理论，我们详细阐述了从CCSD到CCSD(T)的截断近似的物理意义，并引入了激发态耦合簇（E-CC）方法，用于精确预测荧光和磷光跃迁能。读者将学习如何根据系统的电子结构特征，选择最优的CC层次和参考态配置。 第3章：泛函密度理论（DFT）：从理论到实际的鸿沟 尽管DFT在工业界应用广泛，但其理论背景的复杂性常被简化。本章专注于泛函的演化——从LDA到GGA，再到混合泛函（如B3LYP的内部机理）和后HF方法（如$omega$B97X-D）。更重要的是，我们引入了非局部密度泛函的构建思想，并探讨了自相互作用误差（SIE）的量化与缓解策略，这对于描述长距离电荷转移和分子间作用力至关重要。 第二部分：计算方法的实践性扩展与优化 实践部分侧重于如何将严谨的理论应用于前沿的研究课题，并介绍提高计算效率和可靠性的高级技术。 第4章：基组选择的艺术与陷阱 基组的选择是决定计算成本和精度的关键因素。本章超越了简单的“6-31G”命名法，探讨了完全可分离基组（Pople, Dunning系列）的构造哲学。我们着重分析了极化函数、弥散函数在描述阴离子、范德华力和高激发态中的必要性，并引入了原子轨道组合优化技术，以期在保持精度的前提下，有效削减基组尺寸。 第5章：分子动力学：从经典到量子混合模拟 分子动力学（MD）模拟是研究时间依赖性过程的关键。本书区别于仅介绍牛顿力学的教材，我们详细介绍了如何将量子化学方法与MD结合——即量子力学/分子力学（QM/MM）方法。本章提供了构建有效QM/MM接口（如ONIOM方法）的详细指导，特别是在酶催化反应和纳米材料界面研究中的应用策略。此外，还探讨了轨道自由密度泛函分子动力学（OFDM-MD）在处理大规模电子系统时的优势。 第6章：光谱预测与分析的高级工具 计算化学不仅用于结构预测，更广泛应用于解释实验光谱。本章聚焦于激发态性质预测。我们详细介绍了时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）在UV-Vis和CD光谱预测中的应用，并对比了其与共振R矩阵方法（R-matrix method）在电子能谱预测上的性能差异。同时，本书包含一章专门讨论如何从计算波函数中提取核磁共振（NMR）化学位移，特别是对于复杂异核体系的处理流程。 第三部分：前沿应用与案例聚焦 本部分通过一系列深入的案例研究，展示了如何集成前述的理论和方法来解决当前化学界面上的热点问题。 第7章：多相催化与表面化学的计算建模 本章聚焦于如何使用周期性边界条件（PBC）模型来模拟催化剂表面。我们将详细介绍晶体轨道方法（CO）和有限簇模型在描述金属表面吸附和反应机理中的优劣权衡。案例分析将围绕贵金属催化剂上的C-H键活化过程展开，重点讲解如何使用非绝热动力学来模拟光催化反应中的能量转移。 第8章：药物设计中的结构敏感性分析 在药物化学领域，精确的分子间作用力描述至关重要。本章深入探讨了范德华力（vdW）的建模。我们比较了如DFT-D3、DFT-D4等半经验校正方法与从头算分子间作用势（如SAPT）在描述蛋白质-配体结合能时的准确性差异。案例聚焦于如何利用自由能微扰理论（FEP）进行高通量虚拟筛选中的结合能重校准。 第9章：有机电子学与光电材料的电子结构 针对有机半导体和光伏材料，电子传输和电荷分离效率是关键。本章探讨了如何利用态密度（DOS）分析和跃迁矩计算来预测材料的电荷迁移率。我们特别关注局部轨道最小化方法（LUMO/HOMO）在优化电荷注入层材料中的应用，并探讨了掺杂效应如何通过精确计算其能带弯曲来预测。 总结与展望 《计算化学原理与方法：高级应用与案例分析》并非一本专注于某一软件手册的工具书。它的核心目标是培养读者对计算化学方法的批判性理解和灵活选择能力。我们坚信，只有深刻理解每种近似背后的物理含义，才能在面对前所未有的化学难题时，做出最优化、最可靠的计算决策。本书的每一章都旨在强化理论与实践之间的反馈循环，确保读者不仅能“运行”一个计算，更能“设计”一个计算。 --- 读者对象： 理论化学研究生、应用化学博士后、材料科学家、药物化学家。 推荐背景： 掌握一门编程语言（如Python/Fortran），熟悉基础量子力学。

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作为一名长期与实验数据打交道的科研人员，我发现这本书在连接理论与实践方面做得非常出色。很多纯理论的书籍读起来让人觉得与实验室的“泥土气”相去甚远，但这本书似乎始终记得我们最终的目标是解释真实世界的分子行为。书中穿插了大量的实例分析，这些案例并非凭空捏造的理想情况，而是与光谱数据、反应动力学等紧密相关的实际问题。例如，它如何解释特定官能团的振动频率，或者预测一个过渡态的几何结构，都给出了非常扎实的量子化学解释。这些解释不仅停留在定性层面，更辅以量化的计算结果作为支撑，这使得理论的预测能力得到了充分的展示。坦白说，在我的研究生涯中，遇到瓶颈时，我经常会回到这本书中寻找灵感，看看理论上应该如何构建一个更优化的模型来契合我的实验观察。这本书无疑是我工作台上最常被翻阅的参考书之一，它的价值是持续性的，而非一次性的。

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如果用一个词来形容这本书的价值，那就是“深度”。在如今这个信息碎片化的时代，我们很容易满足于对事物表面现象的了解，但真正想在科学上有所突破，就必须潜入深水区。这本书正是带领读者潜入这片深水区的潜水艇。它没有回避那些最令人望而生畏的数学难题，反而将其视为理解自然规律的钥匙。阅读它需要极大的毅力和专注力，但这番投入绝对是值得的。它重塑了我对“精确计算”的理解——精确不仅仅是小数点后几位的差异，更是对计算方法局限性的深刻认知。它让我明白了，量子化学不仅仅是一门学科，它更是一种探究物质本质的哲学方法。那些经过反复推敲的论述和极其严谨的公式推导，都建立在一个坚实的基础之上，即对物理现实的尊重。这本书无疑是任何希望在计算化学或理论物理领域走得更远的人，不可或缺的基石。

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这本书的阅读体验，很大程度上取决于你对“解决问题”的渴望程度。对我而言，它更像是一套精密的解剖刀，而不是一把钝斧头。它不是那种读完可以让你在咖啡馆里侃侃而谈理论背景的书，而是那种你必须带着笔、带着计算器，沉浸在深夜里，反复演算才能体会到其精髓的硬核读物。我尤其欣赏它对基础原理的坚守，尽管量子化学日新月异，但这本书依然将重心放在了那些经过时间检验、根基稳固的理论框架上。它的章节结构设计得非常巧妙，层层递进，从最简单的氢原子开始，逐步过渡到多电子体系的复杂模型。每当我在面对一个新的问题束手无策时，这本书总能提供一个清晰的、可操作的分析路径。它教会我的，不仅仅是如何计算答案，更重要的是如何构建一个有效的、能够解释观察到的实验现象的理论模型。这是一种思维方式的培养，远超出了单纯的知识传递。

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说实话，我最初抱着怀疑的态度拿起了这本书，毕竟市面上充斥着太多标题宏大但内容空泛的教材。但这本书，它真正做到了“解惑”。它最大的亮点在于其无与伦比的细节处理能力。对于那些标准教科书上通常一笔带过的近似方法，比如Hartree-Fock的迭代过程或者密度泛函理论（DFT）中的交换关联泛函选择，这本书都进行了详尽的剖析，甚至连计算中常见的数值稳定性问题和收敛标准也一并给出了建议。我特别欣赏作者在解释这些复杂概念时所展现出的严谨性，每一个假设、每一步截断，都清晰地标明了其带来的潜在误差范围。这对于正在进行实际计算模拟的读者来说，简直是救命稻草。我不再满足于仅仅知道“如何运行一个程序”，而是开始理解“程序内部到底在做什么，以及结果的可靠性在哪里”。这种从“工具使用者”向“理论洞察者”的转变，这本书功不可没。

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这本书简直是为那些在化学领域摸爬滚打的同仁们量身定制的宝典！我记得我第一次接触量子化学的时候，那感觉就像是掉进了一个充满希腊字母和复杂积分的迷宫，每一步都走得战战兢兢。然而，当我翻开这本书的时候，那种扑面而来的清晰感和逻辑性简直让人精神一振。它并没有那种高高在上、拒人于千里之外的学术腔调，而是像一位经验丰富、耐心细致的导师，手把手地引导你穿过那些晦涩的数学障碍。尤其是那些关于薛定谔方程的求解过程，作者的讲解不是简单地罗列公式，而是深入到每一步推导背后的物理意义，让你真正明白为什么这么做，而不是死记硬背。我个人对其中关于分子轨道理论的章节印象尤为深刻，它用一种近乎艺术性的方式，将抽象的电子行为可视化，这对于理解化学键的本质有着里程碑式的意义。可以说，这本书极大地拓宽了我对微观世界认知边界的广度和深度，让原本高不可攀的理论变得触手可及，值得所有严肃对待化学学习的人拥有。

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