Elementary Methods of Molecular Quantum Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Magnasco, Valerio

出品人:

页数:748

译者:

出版时间:2007-1

价格:$ 293.80

装帧:HRD

isbn号码:9780444527783

丛书系列:

图书标签:

量子力学
分子物理
计算化学
量子化学
化学物理
从头算
分子结构
电子结构
基础教程
理论化学

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具体描述

"Elementary Methods of Molecular Quantum Mechanics" shows the methods of molecular quantum mechanics for graduate University students of Chemistry and Physics. This readable book teaches in detail the mathematical methods needed to do working applications in molecular quantum mechanics, as a preliminary step before using commercial programmes doing quantum chemistry calculations. This book aims to bridge the gap between the classic Coulson's Valence, where application of wave mechanical principles to valence theory is presented in a fully non-mathematical way, and McWeeny's Methods of Molecular Quantum Mechanics, where recent advances in the application of quantum mechanical methods to molecular problems are presented at a research level in a full mathematical way. Many examples and mathematical points are given as problems at the end of each chapter, with a hint for their solution. Solutions are then worked out in detail in the last section of each Chapter. This title uses clear and simplified examples to demonstrate the methods of molecular quantum mechanics. It simplifies all mathematical formulae for the reader. It provides educational training in basic methodology.

聚焦理论基石：量子化学的宏大叙事与计算实践本书旨在为读者提供一个深入而严谨的视角，探索分子量子力学的理论基础及其在化学问题中的实际应用。我们不局限于某一特定方法的细节阐述，而是着重于构建理解分子行为的理论框架，从薛定谔方程的哲学出发点，逐步深入到现代计算化学的实用工具箱。第一部分：量子力学的基本公设与严谨推导本部分将奠定读者理解分子系统的量子力学基础。我们从海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学的等价性探讨开始，确立量子力学的公设体系。重点将放在波函数（$Psi$）的物理意义、算符（Operators）的代数结构以及本征值问题在物理化学中的核心地位。我们对薛定谔方程进行详尽的分析，特别是含时与不含时方程。在处理多电子分子体系时，必须引入变分原理（Variational Principle）作为计算的基石。本书将详细阐述如何利用变分法来估计基态能量，并探讨其在确定分子轨道近似中的重要性。角动量理论在原子和分子光谱中的作用是不可或缺的。我们将深入探讨轨道角动量和自旋角动量的对易关系、本征值及其在描述电子结构中的关键作用。对球谐函数和球坐标系下的薛定谔方程的求解过程进行详尽的数学推导，为后续理解分子轨道（如原子轨道、分子轨道）的对称性提供坚实基础。第二部分：从原子到分子：近似方法的建立与进化分子系统的精确求解是玻恩-奥本海默（Born-Oppenheimer, BO）近似的必然结果。本书将细致剖析BO近似的物理图像和数学限制，明确电子和原子核运动的解耦是如何实现的。在电子结构理论中，哈特里-福克（Hartree-Fock, HF）理论是所有现代量子化学方法的起点。我们不仅会介绍自洽场（SCF）迭代过程的物理动机，更会深入解析福克（Fock）算符的构建，以及斯莱特行列式（Slater Determinant）在保证电子波函数反对称性（泡利不相容原理）中的作用。对LCAO-MO（线性组合定域/离域原子轨道-分子轨道）方法的矩阵形式表达将进行深入讨论，这是连接理论与计算的关键桥梁。然而，HF方法忽略了电子间的相关性（Correlation）。本书将系统介绍处理电子相关性的主要途径，不涉及具体的、高度专业的软件实现细节，而是侧重于理论框架： 1. 组态相互作用（Configuration Interaction, CI）：从完全CI到截断CI（CISD），讨论其对能量的改进潜力及其计算成本的限制。 2. 微扰理论（Perturbation Theory）：特别是二阶微扰理论（MP2），阐述其如何作为一种低成本、高效率的相关性校正方法。第三部分：描述化学键的本质：电子结构与空间分布理解化学键的本质在于描述电子在分子空间中的分布和能量依赖。本部分将聚焦于如何利用量子化学方法来解释化学现象。我们将探讨分子轨道理论（MO Theory）的深入应用，对比定域轨道（Localized Orbitals）与离域轨道（Delocalized Orbitals）在描述共轭体系和芳香性时的优势。重点在于理解分子轨道对称性如何与群论工具相结合，预测光谱活性和反应活性。密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）是当前计算化学中最主流的方法之一。本书将从霍亨伯格-科恩（Hohenberg-Kohn）定理出发，阐述其核心思想——将多电子体系的复杂性转化为对电子密度的依赖。我们将对比不同泛函（Functionals）（如LDA, GGA, Meta-GGA）的理论发展脉络，清晰界定这些近似在处理交换能和相关能时的物理差异，以及它们在预测分子几何和频率方面的适用性。此外，本书还会引入激发态理论的基础，探讨时间依赖性（Time-Dependent）方法如何用于描述光吸收和电子转移过程，为理解分子光谱学提供理论支撑。第四部分：从抽象理论到实际化学洞察本部分将引导读者将前述的理论工具应用于解决具体的化学问题，重点在于理论结果的解释与评估，而非程序操作本身。 1. 几何优化与能量面：讨论如何通过计算梯度和Hessian矩阵来定位势能面上的稳定点（平衡结构）和过渡态。理解力场（Force Fields）与量子化学方法在描述分子构象时的根本区别。 2. 化学反应性：如何使用反应商数（Reaction Quotient）、自由能剖面（Free Energy Profiles）来预测反应的潜力和速率控制步骤。 3. 物理化学性质的预测：系统阐述如何从波函数或密度计算出偶极矩、超极化率、电荷布居数（如Mulliken布居数及其局限性）等宏观可测量的物理量。本书的整体目标是为读者建立一个坚实的、相互关联的量子化学知识体系，使其能够批判性地评估和应用各种计算化学方法，从而深入理解分子的电子结构与化学行为之间的深刻联系。