Inorganic Chemistry in Focus III pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Meyer, Gerd (EDT)/ Naumann, Dieter (EDT)/ Wesemann, Lars (EDT)

出品人:

页数:375

译者:

出版时间:2006-10

价格:224.00 元

装帧:Pap

isbn号码:9783527315109

丛书系列:

图书标签:

• 无机化学
• 配位化学
• 金属有机化学
• 材料化学
• 催化
• 光谱学
• 晶体结构
• 主族元素化学
• 过渡金属化学
• 化学教育

物理化学前沿与应用：理论、计算与实验的深度融合 本书旨在深入探讨现代物理化学领域的核心概念、前沿进展以及在实际科学研究中的应用。 本书的编写目标是为高年级本科生、研究生以及从事相关研究的科研人员提供一个全面、深入且具有启发性的学习资源，尤其侧重于那些对理解物质在原子和分子尺度上的行为至关重要的理论框架、先进的实验技术以及前沿的计算方法。 全书结构严谨，内容涵盖了经典物理化学的坚实基础，并大胆拓展至当前学科热点，强调理论模型的建立、精确的实验验证以及计算化学在预测和解释现象中的关键作用。 --- 第一部分：热力学与统计力学的深化理解 第一章：非平衡态热力学与耗散结构 本章超越了传统的热力学平衡概念，聚焦于远离平衡态的系统行为。我们将深入探讨线性非平衡热力学（LNET）的基本公理，包括熵产生原理和Onsager倒易关系。随后，内容转向耗散结构理论（如Prigogine的理论），详细阐述系统如何在开放环境中通过能量和物质的交换，自发地组织成复杂、有序的结构，如贝纳德对流、化学振荡反应中的布洛德朗（Brusselator）模型等。重点分析了这些现象的稳定性分析和分岔理论在描述系统从无序到有序转变中的作用。本章也探讨了随机过程和涨落理论在微观尺度上对宏观不可逆过程的贡献。 第二章：高级统计力学：从配分函数到介观系统 本章建立在经典统计力学的基础上，详细阐述了正则系综、微正则系综和巨正则系综的数学构建及其应用。重点内容包括玻尔兹曼分布的严格推导和在不同物理系统（如理想气体、简并费米气体、玻色-爱因斯坦凝聚）中的应用。随后，本书将目光投向介观系统，讨论了有限尺寸效应、表面和界面处的涨落对热力学性质的影响。引入了介观系统的量子统计，分析了量子点、纳米颗粒的热力学特性，并探讨了蒙特卡洛方法（Monte Carlo）和分子动力学模拟（MD）在计算复杂多体系统配分函数中的实际操作与误差分析。 第三章：相变与临界现象的重整化群理论 本章致力于理解复杂物质相变的微观机理。不仅回顾了朗道相变理论，更深入讲解了理解临界指数的基石——重整化群（Renormalization Group, RG）理论。我们将详细解析Kadanoff砖块法和Wilson的渐进重整化群，展示如何通过系统地消除高能自由度，揭示系统在临界点附近普适的标度律。应用实例包括液体的临界点、铁磁体的居里点以及第二类相变中的涨落放大效应。 --- 第二部分：量子化学与分子光谱学的精密测量 第四章：从薛定谔方程到密度泛函理论（DFT） 本章系统地回顾了含时和不含时薛定谔方程的精确求解在小分子中的应用（如Hartree-Fock方法及其后HF方法）。核心内容转向现代计算化学的支柱——密度泛函理论（DFT）。本书详细剖析了 Hohenberg-Kohn 定理、Kohn-Sham方程的建立，并对当前主流的交换关联泛函（LDA, GGA, meta-GGA, 混合泛函）的物理意义、局限性及其对分子结构、键能和反应活性的影响进行了深入的批判性评估。章节末尾讨论了非绝热耦合和强相关电子系统的处理方法。 第五章：高分辨率分子光谱学：动力学与结构关联 本章侧重于现代光谱技术如何揭示分子结构和动态过程。内容包括： 1. 振动光谱学（IR与拉曼）： 详细讨论了超灵敏的二维红外光谱（2D-IR）如何用于追踪溶液中分子的构象弛豫时间，特别是蛋白质折叠或溶剂重构过程中的时间尺度分辨。 2. 高分辨激光光谱： 探讨了超快飞秒激光技术在探测量子态之间的相干演化中的应用，如泵浦-探测（Pump-Probe）技术如何解析光化学反应的实时路径。 3. 电子光谱与电子结构： 深入分析了角分辨光电子能谱（ARPES）在研究固体材料能带结构和表面电子态方面的能力，以及X射线吸收精细结构（XAFS）在确定局域几何结构中的独特优势。 第六章：自旋共振技术的前沿应用（ESR与NMR的拓展） 本章聚焦于核磁共振（NMR）和电子自旋共振（ESR）在复杂体系中的拓展应用。NMR部分详细探讨了固体NMR（特别是线性和二维脉冲技术）如何解析非晶态材料、聚合物和膜蛋白的结构。ESR部分则着重于脉冲式顺磁共振（Pulsed ESR）技术，如电子自旋回声（ESE），在研究自由基动力学、金属酶活性中心以及量子计算中的缺陷自旋控制中的作用。强调了弛豫机制的分析如何关联到分子运动和环境效应。 --- 第三部分：界面、表面与催化过程的物理化学 第七章：电化学界面：双电层与电荷转移动力学 本章将物理化学原理应用于电化学系统，重点研究固-液界面的结构与性能。详细解析了亥姆霍兹模型、Gouy-Chapman-Stern模型对电双层的描述，并引入了电化学表面敏感技术（如表面增强拉曼光谱SERS、电化学质量敏感晶体振荡器EQCM）对界面吸附物的实时监测。动力学方面，深入探讨了Butler-Volmer方程的修正及其在描述不同电位下氧化还原反应的电荷转移系数和交换电流密度中的应用，尤其关注在燃料电池和电解池中的实际限制因素。 第八章：异相催化：表面吸附、反应机理与计算模拟 本章聚焦于异相催化剂的设计与优化。内容涵盖了金属、氧化物和分子筛表面的原子尺度结构表征（如扫描隧道显微镜STM、透射电子显微镜TEM）。核心理论部分是描述表面吸附的Langmuir、Temkin等热力学模型，以及如何利用范霍夫（van ’t Hoff）方程和阿累尼乌斯（Arrhenius）方程来确定表面反应的活化能。本书特别强调了计算催化（Computational Catalysis）的作用，通过DFT对催化循环中关键的吸附/解吸步骤进行能量剖析，并引入了“火山图”等工具来指导新催化剂的设计。 第九章：胶体与软物质的组装与动力学 本章探讨了介观尺度下，由大量分子组成的软物质系统（如胶体、聚合物溶液、液晶）的热力学与流变学。深入分析了DLVO理论在稳定或破坏胶体分散体系中的作用，并讨论了非静电相互作用（如熵驱动力、特定离子效应）在生物体系中的重要性。流变学部分，介绍了剪切稀化、粘弹性等非牛顿流体行为，并结合了动态光散射（DLS）和时间分辨X射线散射技术，来阐述这些复杂流体中的结构演变和扩散过程。 --- 第四部分：前沿交叉领域：量子信息与能源材料 第十章：分子与材料的量子输运：电子与声子的耦合 本章面向分子电子学和热电材料的前沿研究。从Landauer-Büttiker公式出发，建立了分子尺度的电导与电子态密度之间的联系，分析了量子点和单分子器件中的隧穿效应。在热输运方面，本书详细阐述了热电效应的物理基础（塞贝克效应、焦耳热），并着重讨论了如何通过结构工程（如引入声子散射中心、操控电子态拓扑结构）来解耦电子导电性和声子热导率，以提高热电优值因子（ZT）。 第十一章：光与物质的强耦合现象：腔量子电动力学（Cavity QED） 本章探讨了将分子置于微纳光学谐振腔（如Fabry-Pérot腔、表面等离子体共振结构）中时，物质与光场之间发生的强相互作用。深入解析了Jaynes-Cummings模型及其在描述光子和分子激发态之间相互作用中的局限性。重点讨论了“超辐射”（Superradiance）和“亚辐射”（Subradiance）现象，以及如何在这些耦合系统中实现非热力学边界下的反应加速或选择性调控，为未来基于光场的化学合成提供了理论基础。 第十二章：计算化学的高级工具：机器学习与AI辅助预测 本章将计算物理化学与现代数据科学相结合。系统介绍了如何在分子模拟中应用机器学习（ML）来加速势能面的构建（如Schnetzer-Alder势），实现高效的分子动力学模拟。重点讨论了图神经网络（GNN）在预测晶体结构、材料性质以及加速量子化学计算中的最新进展。强调了如何利用可解释性AI（XAI）工具来从高维模拟数据中提取出新的物理化学洞察，而非仅仅进行黑箱预测。 本书的深度和广度旨在为读者提供一个跨越经典与现代物理化学核心的全面视野，激励其将理论知识应用于解决当前科学界面临的最具挑战性的问题。

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