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出版者:郑州大学出版社

作者:李纲

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2007-9

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787811066036

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 普通化学
• 大学教材
• 理科
• 高等教育
• 新编
• 基础化学
• 无机化学
• 有机化学
• 化学原理

《化学前沿探索：从微观粒子到宏观世界的桥梁》 内容简介 本书旨在为化学学习者提供一个全面且富有启发性的视角，超越基础概念的简单罗列，深入探讨现代化学的最新发展、核心理论框架及其在各个交叉学科中的应用。我们着重于构建一个连贯的知识体系，强调理论与实验的紧密结合，培养读者独立思考和解决复杂化学问题的能力。全书内容覆盖了从原子和分子层面的基础结构与性质，到复杂系统如材料科学、生命化学和环境化学的前沿研究。 第一部分：理论基石的深化与拓展 本部分将对现代化学的理论基础进行深入的剖析和拓展，超越传统教科书对基本概念的介绍，聚焦于前沿理论工具的应用。 第一章：量子化学计算与分子结构预测 本章详述了现代量子化学方法，如密度泛函理论（DFT）和从头算方法（Ab Initio）在精确描述分子电子结构中的核心地位。我们将重点探讨如何利用这些计算工具来预测分子的几何构型、电子能级、反应活性位点以及光谱特征。内容涵盖了基组的选择对计算精度的影响、相对论效应在重原子化学中的考虑，以及在研究过渡态结构和反应机理中，如何有效地结合动力学理论与电子结构计算。特别会引入当前研究热点，如高精度势能面构建及其在非绝热过程模拟中的应用。 第二章：化学键理论的现代诠释 化学键是理解物质性质的核心。本章不再满足于简单的价键理论或分子轨道理论，而是深入探讨了更精细的键合描述方法。我们将详细介绍原子轨道/分子轨道（AO/MO）的线性组合的数学基础，并侧重于使用自然键轨道（NBO）分析、量子拓扑原子间作用力（QTAIM）理论等现代工具，来量化和可视化键的极性、离域性、共轭效应以及弱相互作用（如氢键、卤键、π-π堆积）的精确性质。这将为理解复杂分子体系的稳定性和反应性提供坚实的理论支撑。 第三部分：物质的动态行为与转化 本部分着眼于化学过程的动态性，从反应动力学、催化机制到电化学的能量转化，揭示物质在时间和空间维度上的演变规律。 第三章：先进反应动力学与机理解析 本章聚焦于如何利用时间和空间分辨技术（如飞秒光谱、超快激光技术）来捕获化学反应中的瞬态物种和过渡态。我们将探讨统计力学在描述宏观反应速率常数中的作用，并深入研究碰撞理论和过渡态理论（TST）的局限性及修正方案。特别关注如何利用分子动力学模拟来研究溶液中、界面上的复杂反应过程，包括溶剂化效应如何调控反应路径和产率。 第四章：催化科学的新疆界 催化是现代化学工业和可持续发展的核心驱动力。本章涵盖了均相、非均相及生物催化三大领域的前沿进展。在非均相催化方面，重点讨论单原子催化剂（SACs）和纳米晶界面的结构敏感性；在均相催化中，深入分析金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）作为多相催化剂载体的设计原则。对于酶催化，我们将分析如何利用理性设计和进化工程改造天然酶，以适应非天然底物或苛刻的反应条件。本章强调理论计算如何指导催化剂的设计与筛选。 第五章：电化学与能源存储的原理与创新 本章全面覆盖了电化学的基础热力学和动力学原理，并将其应用于新兴能源技术。详细阐述了锂离子电池、固态电池的电极/电解质界面反应，包括固体电解质界面（SEI）的形成机制及其对电池寿命的影响。此外，深入探讨了电催化水分解（HER/OER）和二氧化碳还原（CO2RR）的挑战，重点介绍如何通过调控电极材料的电子态和几何结构来降低反应过电位，实现高效能转化。 第三部分：材料科学与功能化学的交叉 本部分着重于化学原理如何指导新型功能材料的设计与合成，及其在物理和信息科学中的应用。 第六章：软物质与超分子化学 软物质化学关注由弱相互作用驱动的复杂组装体。本章探讨了液晶、聚合物溶液、胶体体系的相图、自组装行为及其流变学特性。在超分子化学领域，重点介绍基于氢键、范德华力、配位作用的分子识别系统和笼状结构（如环糊精、杯芳烃）。内容涵盖了分子机器的设计原理，以及如何利用这些自下而上的策略构建具有特定响应性（如光、pH响应）的智能材料。 第七章：先进功能材料的化学设计 本章聚焦于具有特定电子、光学或磁学性质的晶态和非晶态材料。详细介绍了金属有机骨架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的晶体工程学，讨论如何通过精确调控孔道结构和化学环境，实现高选择性的气体吸附分离、催化反应或药物缓释。此外，本章还将涉及二维材料（如过渡金属硫化物）的合成化学、缺陷工程及其在光电器件中的应用前景。 第四部分：生命与环境化学的挑战 本部分将化学知识的应用拓展到生物系统和全球环境问题，强调化学在解决人类社会重大挑战中的作用。 第八章：生物无机与生物有机化学 本章将化学视角引入生命科学。详细分析了金属离子（如铁、铜、锌）在生物体内作为辅因子参与的复杂酶促反应机理，如氧化还原循环和氧活化。同时，探讨了核酸、蛋白质的结构稳定性与环境因素（如pH、离子强度）的关系。内容还包括化学方法在药物设计与靶向递送系统构建中的应用，如抗体药物偶联物（ADCs）的化学连接技术。 第九章：环境化学过程与可持续发展 本章关注化学污染物的迁移、转化和去除技术。我们将分析大气中自由基反应的链式机制、水体中微量污染物的降解途径。重点介绍了新型的高级氧化技术（AOPs）用于持久性有机污染物的去除，如光催化降解和电化学氧化。最后，探讨化学在可持续能源（如生物燃料、碳捕获与转化）和绿色化学合成路线设计中的核心地位，强调原子经济性和环境友好性原则的实践。 本书的整体架构旨在引导读者建立起从微观的电子态到宏观的材料功能，再到复杂的生命与环境系统的多尺度、多维度认知体系，为未来从事化学及相关领域的研究或工程工作打下坚实的、面向前沿的知识基础。

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