Infrared and Raman Spectra of Calculi pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Quy Dao, N./ Daudon, M.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:Pap

isbn号码:9782842990039

丛书系列:

图书标签:

• Infrared Spectroscopy
• Raman Spectroscopy
• Calculi
• Kidney Stones
• Urolithiasis
• Spectroscopic Analysis
• Mineral Composition
• Biomedical Engineering
• Medical Research
• Analytical Chemistry

好的，这是一份关于《计算学中的红外与拉曼光谱学》（Infrared and Raman Spectra of Calculi）的图书简介。 --- 《计算学中的红外与拉曼光谱学》：理论基础、计算方法与应用实践 作者： [此处留空，以保持简介的通用性] 出版社： [此处留空] 出版年份： [此处留空] 页数： 约 600 页 --- 图书概述 《计算学中的红外与拉曼光谱学》是一部深度融合了量子化学计算、光谱学理论与实际材料科学的综合性专著。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事计算化学、材料科学、药物研发和地球化学研究的专业人士提供一个全面、深入且实用的知识框架。 在现代科学研究中，光谱学分析（尤其是红外（IR）和拉曼光谱）是表征分子结构、识别化学键环境和研究材料相变的不可或缺的工具。然而，要充分解释复杂体系（如晶体、混合物或高分子）的实验光谱，仅凭经验是不够的。本书的核心价值在于，它系统地阐述了如何利用计算化学方法来精确预测、模拟和解释这些复杂的振动光谱。 本书结构严谨，从基础的分子振动理论入手，逐步过渡到先进的密度泛函理论（DFT）计算方法，并详细探讨了如何将这些计算结果转化为可与实验数据直接比对的 IR 和拉曼光谱文件。 核心内容与章节要点 本书被划分为四个主要部分，共计十五个章节，确保了理论的连贯性和应用的广度。 第一部分：光谱学与分子振动基础 (Chapters 1–4) 本部分为后续计算奠定坚实的理论基础，重点在于理解分子振动背后的物理学原理，以及如何通过实验手段观测它们。 第 1 章：电磁辐射与分子相互作用 详细回顾了电磁波谱、分子能级结构，并明确区分了红外吸收（偶极矩变化）和拉曼散射（极化率变化）的微观机制。强调了量子力学对分子振动模式的描述。 第 2 章：简谐振子模型与力常数 引入简谐振子近似，推导了特征频率与分子质量和键强度的关系。讨论了简谐近似的局限性，并介绍了非简谐校正的基本概念。 第 3 章：分子对称性与群论基础 群论是理解振动模式的数学工具。本章深入讲解了点群、不可约表示（IRREPs）以及如何利用分子对称性来确定哪些振动模式是红外或拉曼活性的，这是所有后续计算的先决条件。 第 4 章：实验光谱解析入门 本章侧重于IR和拉曼光谱图的定性分析，包括特征峰归属（如C=O, O-H, C-H键的伸缩振动），峰的宽度、形状与环境（如氢键、晶格效应）的关系，为计算结果的验证做准备。 第二部分：计算振动光谱的理论框架 (Chapters 5–8) 本部分是本书的核心，专注于将分子结构转化为可计算的量子力学参数。 第 5 章：从结构到力的计算：梯度与Hessian矩阵 详细阐述了如何通过梯度方法来优化分子几何结构，并引入Hessian矩阵（二阶偏导数矩阵）。解释了Hessian矩阵的特征值与特征向量如何直接对应于分子的简正振动模式和振动频率。 第 6 章：密度泛函理论（DFT）在振动计算中的应用 全面介绍计算化学中最常用的方法——DFT。讨论了各种泛函（如 B3LYP, PBE, $omega$B97X-D）对频率计算的精度影响，特别是对零点能（ZPE）和热校正的贡献。强调了选择合适的基组的重要性。 第 7 章：偶极矩导数与拉曼张量计算 红外谱强度依赖于偶极矩对几何坐标的一阶导数，而拉曼强度则依赖于极化率的导数（即拉曼张量）。本章详述了这些高阶导数的计算流程，以及如何将这些计算量转化为 IR 吸收强度和拉曼散射截面。 第 8 章：频率标度和强度校正 计算得到的频率（尤其是DFT计算的）往往系统性地偏高（即存在“红移”）。本章介绍经验性或基于统计学的方法，如标度因子（Scaling Factors），用于校正计算频率，以提高与实验数据的吻合度。同时讨论了溶剂化模型（如PCM）对强吸收峰强度的影响。 第三部分：高级计算技术与特定体系处理 (Chapters 9–12) 本部分将理论应用于更具挑战性的实际问题，如凝聚态、非理想分子和激发态过程。 第 9 章：晶体振动：声子谱与晶格振动 对于固体材料（如矿物、金属有机框架MOFs），需要考虑原子周期性。本章介绍超胞方法和密度泛函微扰理论（DFPT）在计算晶格振动（声子）方面的应用，以及如何将这些计算结果转化为粉末X射线衍射（PXRD）背景下的拉曼光谱。 第 10 章：计算光谱中的环境效应 分子在溶液、表面吸附或氢键网络中的行为至关重要。本章探讨了如何使用显式溶剂化模型和隐式溶剂化模型来模拟环境对振动模式的影响，尤其是对特征吸收峰位置和强度的微小变化。 第 11 章：分子内转动与低频振动 对于柔性分子（如长链烃、生物分子），需要处理分子内转动能垒和低频“骨架”振动。本章讨论了势能面扫描（PES）和鞍点分析在确定柔性构象和低频模式中的作用。 第 12 章：非谐性与振动局域化分析 超越简谐近似，讨论了如何使用振动局域化分析（VLA）方法来确定哪个原子或键对特定的振动模式贡献最大，这对于复杂分子（如药物分子）的结构确证至关重要。 第四部分：计算结果的可视化与实验数据整合 (Chapters 13–15) 强调计算工具的使用和与实验数据的有效对比。 第 13 章：主流计算软件接口与工作流程 详细介绍了使用如 Gaussian, ORCA, Quantum ESPRESSO 等主流计算化学软件包执行振动分析的输入文件设置、输出文件解析和数据后处理步骤。 第 14 章：光谱模拟与可视化 重点介绍如何利用计算结果（频率、强度、带宽信息）通过Voigt函数或Lorentzian函数拟合生成理论IR和拉曼光谱图。展示了如何将计算峰与实验谱图进行叠加比较。 第 15 章：案例研究：从计算到实验的验证循环 通过几个跨学科的案例（如药物晶型鉴定、催化剂表面吸附物分析），演示一个完整的研究周期：从实验光谱的初步观察，到DFT优化，频率计算，最后使用计算结果反过来确认或修正实验归属。 本书特色 1. 理论深度与实践操作的完美结合： 本书不仅解释“为什么”计算有效，更展示了“如何”高效地执行计算并解释输出结果。 2. 聚焦现代计算化学： 深入讨论了DFT、高精度基组选择以及声子计算等前沿技术在光谱学中的应用。 3. 面向实际应用： 提供了大量关于如何处理实际光谱数据中的复杂问题（如峰展宽、背景校正）的计算策略。 4. 清晰的数学推导： 所有核心概念（如Hessian矩阵、极化率导数）均提供清晰的数学推导，便于读者深入理解其物理意义。 《计算学中的红外与拉曼光谱学》是理论光谱化学与计算科学领域不可多得的参考书，是连接原子级模拟与宏观实验分析的桥梁。

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