势能面与分子碰撞理论 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:韩克利

出品人:

页数:267

译者:

出版时间:2009-1

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787560140803

丛书系列:

图书标签:

1
势能面
分子碰撞
化学动力学
反应速率理论
过渡态理论
量子力学
分子结构
化学物理
计算化学
分子动力学

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具体描述

《量子化学计算方法导论》本书旨在为化学、物理、材料科学以及相关领域的学生和研究人员提供一个深入理解量子化学计算方法基础的平台。我们将从最基本的量子力学原理出发，循序渐进地介绍现代量子化学计算的核心概念、理论框架以及广泛应用的算法。第一部分：量子力学基础与近似方法在开始介绍具体的计算方法之前，我们首先回顾量子力学中的基本公理和概念，包括波函数、算符、薛定谔方程及其在分子体系中的应用。我们将重点阐述波函数的概率解释、本征值方程以及如何将量子力学原理应用于描述分子的结构和性质。随后，我们将深入探讨量子化学计算中最基本也是最核心的近似方法：变分法和微扰法。变分法将教导读者如何通过选择合适的试探波函数来近似求解精确的薛定谔方程，从而获得能量的上限。我们将介绍线性变分法，这是许多近似计算方法的基础。微扰法则将帮助理解当体系偏离一个已知精确解的简单体系时，如何通过引入微小扰动来近似计算其能量和波函数。我们将区分定态微扰法和含时微扰法，并探讨它们在不同问题中的适用性。第二部分：分子轨道理论本书将重点介绍分子轨道 (MO) 理论，这是理解化学键形成和分子性质的关键。我们将首先讨论海特勒-伦敦 (Heitler-London) 的价键 (VB) 理论，作为分子轨道理论的对照和铺垫，理解其局限性。随后，我们将详细阐述线性组合分子轨道 (LCAO-MO) 近似方法，这是构建分子轨道的主要手段。我们将一步步讲解如何将原子轨道线性组合得到分子轨道，并引入不同类型的分子轨道，如σ轨道、π轨道及其键合与反键合性质。在此基础上，我们将深入介绍最重要和应用最广泛的从头算 (ab initio) 计算方法。我们将从哈特里 (Hartree) 方法开始，理解其自洽场 (SCF) 的思想，即电子之间的平均相互作用。接着，我们将详细讲解哈特里-福克 (HF) 方法，这是从头算方法的核心，它引入了泡利不相容原理，并通过引入交换能来修正电子的统计关联。我们将讨论HF方法的优点（概念清晰，计算成本相对较低）及其固有的局限性（忽视了电子之间的相关性）。第三部分：超越哈特里-福克的方法为了克服HF方法忽视电子相关性的缺点，本书将系统介绍各种后哈特里-福克 (post-HF) 方法。我们将从组态相互作用 (CI) 方法开始，理解其将真实波函数展开为HF波函数与所有可能激发态的线性组合的思想，并探讨全CI的精确性与计算成本之间的权衡，以及截断CI的实用性。随后，我们将重点介绍微扰理论在处理电子相关性方面的应用，特别是二阶和更高阶的微扰方法，如MP2 (Møller-Plesset perturbation theory of second order)。我们将解释MP2如何通过引入电子对的相互作用来修正HF方法的能量。本书还将详细介绍密度泛函理论 (DFT)。我们将阐述其基本原理，即体系的基态能量和所有其他基态性质完全由其电子密度确定。我们将讨论交换-关联泛函的演化，从LDA (local density approximation) 到GGA (generalized gradient approximation)，再到混合泛函，并分析不同泛函在描述各种化学体系时的优缺点。DFT方法因其在精度和计算效率之间的良好平衡，已成为当前量子化学计算中最主流的方法之一。第四部分：基组理论与实际计算为了在实际计算中表示分子轨道，我们需要选择一组数学函数来构成线性组合，这便是基组。本书将详细介绍基组理论，包括高斯函数基组的起源和发展，如斯莱特-泰普函数 (STF) 和高斯函数 (GTF)。我们将讲解如何使用收缩高斯函数 (CGTF) 来提高计算效率，并介绍具有极化函数和弥散函数的基组，以及它们对描述化学键和分子性质的重要性。常见的基组，如STO-nG、6-31G、cc-pVnZ等，都将进行详细的介绍和讨论。在实际计算部分，我们将指导读者如何使用常见的量子化学计算软件进行分子结构优化、频率计算、能量计算等。我们将讨论如何选择合适的计算方法和基组来满足不同的研究需求，并讲解如何解释计算结果，如几何参数、振动频率、电子密度分布、轨道能级等，以及如何将其与实验数据进行比较。第五部分：扩展主题与应用最后，本书将触及一些更高级的主题和应用。我们将简要介绍激发态计算的方法，如时间无关和相关的密度泛函理论 (TD-DFT)，以及其在模拟光谱学性质中的应用。我们还将探讨溶剂效应模型，如Onsager模型和PCM模型，以及它们如何影响分子在溶液中的行为。此外，本书还会对固态计算中的周期性边界条件方法做一初步介绍，为读者打开通往凝聚相和材料科学计算的大门。通过学习本书，读者将能够理解量子化学计算方法的核心思想，掌握选择和应用计算方法的原则，并能够独立地进行相关的计算研究，从而在分子模拟和理论化学领域打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

导论
第一章势能面………………............................................……………. 2
~ 1.1 Bom-Oppenheimer 定理(或近似)一一引出势能面概念…………… 2
~ 1.2 势能面的从头计算法……………………………………………… 3
~ 1.3 势能面计算的半理论方法………………………………………… 8
~ 1.4 半经验方法一-DIM 方法………………………………………… 9
~ 1.5 经验方法及PES 的拟合形式一一为了散射动力学计算………… 10
~ 1.6 势能面的图解形式………………………..
~ 1. 7 从头算与半经验方法势能面主要特征的比较(共线同体系)… 14
~ 1.8 反应途径解析……………………………………………………… 14
~ 1.9 应用突变理论研究势能剖面曲线的拓扑性质…………………… 17
第二章双体弹性碰撞的量子理论….......................……................... 20
第三章非弹性散射{激发散射)….................……·…........................ 24
第四章量子反应动力学……..............………….........…………………. 39
~ 4.1 n 个粒子的几率流密度… …… …… ………… ……………………39
~ 4.2 单粒子被一个一维势阱或势垒的散射…………………………… 45
~ 4.3 单粒子被一个一维势阱或势垒的散射一一共振和隧道效应…… 55
~ 4 .4 三原子体系共线反应散射一一形式与数值方法………………… 60
~ 4.5 三原子三维反应散射……………………………………………… 73
~ 4.6 平面三原子体系量子力学反应散射理论………………………… 81
~ 4 .7 超柱坐标下的双原子·双原子反应散射理论…………………… 96
第五章处理弹性碰撞的经典理论.................……·……........…………. 102
第六章准经典碰撞理论…………........….........…………………………. 110
~ 6.1 理论方法一一以三原子体系为例……………………………… 110
~ 6.2 计算方法………………………………………………………… 116
~ 6.3 F + H2 反应散射内态角分布Monte Carlo 计算结果…………… 118
~ 6.4 Ba +正澳代烧炬反应动力学准经典轨线研究………………… 119
第七章四中心碰撞的准经典轨迹研究.........................................…. 139
第八章信息论方法在分子反应动力学中的应用................................. 145
~ 8.1 信息论方法概要………………………………………………… 145
~ 8.2 产物电子激发态分支比的计算………………………………… 147
~ 8.3 惊异度与情亏…………………………………………………… 150
~ 8.4 线性惊异模型下的情亏…………………… … ………………… 151
第九章研究分子碰撞的一些简化模型..............…............................ 154
~ 9.1 表达产物分布的统计.动力学方法……………………………… 154
~ 9.2 电子跃迁及鱼叉模型…………………………………………… 158
~ 9.3 脉冲光解模型…………………………………………………… 159
~ 9 .4 光学模型………………………………………………………… 159
~ 9.5 DIPR-DIP 模型…………………………………………………… 159
~ 9.6 常产物排斥模型………………………………………………… 160
~ 9.7 原子.分子散射体系的跃迁矩阵元……………………………… 162
~ 9.8 解释直接反应的瞬时碰撞反应模型…………………………… 167
第十章分子间与分子内传能…........…..................….........…………. 176
~ 10.1 T-T 传能………………………………………………………… 176
~ 10.2 R-T 传能与R-R 传能…………………………………………… 177
~ 10.3 振动传能………………………………………………………… 178
~1O.4 分子传能与CO2 激光器工作原理……………………………… 179
~ 10.5 电子能级传递…………………………………………………… 181
第十一章分子反应动力学的非绝热量子含时波包理论........…….………. 219
~ 11.1 化学反应的绝热及非绝热效应………………………………… 220
~ 11.2 非绝热量子含时波包理论……………………………………… 224
~ 11.3 非绝热量子含时波包理论在化学反应中的应用……………… 229
附录关于立体动力学………........…………….........…….........………. 239
参考文献……........………..................……………………………………. 262
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书在分子模拟的软件应用和可视化方面做得非常出色，可以说是面向“动手实践”的一本手册。它几乎没有花篇幅去推导薛定谔方程或建立基础的牛顿运动定律，而是直接切入如何高效地使用主流的模拟软件包（如GROMACS或LAMMPS的入门设置）。内容组织上，它采取了“项目驱动”的模式，每一个章节都对应一个具体的模拟任务，例如“如何设置一个水分子溶剂化模拟”或“如何进行简单的能量最小化”。书中大量的截图和清晰的命令行指示，使得初次接触模拟计算的读者可以快速上手，避免了在官方复杂文档中迷失方向。它强调的是流程的正确性和结果的可重复性，对于需要快速产出初步数据的研究人员非常友好。虽然它在理论深度上有所妥协，但对于提升实际操作技能和熟悉计算流程而言，这本书无疑是一本极佳的“实操宝典”，能大大缩短从理论知识到计算产出的时间跨度。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个下午的时间沉浸在这本关于计算化学算法的书籍中，说实话，它的深度和广度远超出了我的预期。这本书的重点似乎完全放在了方法学的细节推导和性能优化上，对于入门读者来说，可能会显得有些吃力。作者对各种数值积分方法的选择标准、收敛性的判据，以及如何处理大规模体系时的近似策略，都有着极为详尽的论述。我印象最深的是它对密度泛函理论（DFT）中交换关联泛函的分类和演化历史的梳理，文献引用非常扎实，几乎涵盖了过去三十年的主要突破点。阅读过程中，我不得不频繁地查阅高等数学和线性代数参考书，因为它毫不避讳地使用了大量的矩阵分解、特征值求解等高级数学工具来支撑其论点。这本书更像是写给已经有一定背景的研究生和专业人士的工具书，它不是教你“是什么”，而是教你“为什么是这样”以及“如何改进”。如果你想深入了解现代化学模拟软件背后的核心逻辑，这本书的价值是无可替代的，但它绝对不是一本轻松的读物，需要读者投入极大的专注力和计算背景知识。

评分☆☆☆☆☆

这本关于光谱学原理的书籍，在实验数据解读和谱图分析方面展现了惊人的实用价值。它不像传统的教科书那样，仅仅罗列各种吸收和发射的规则，而是侧重于如何将理论模型应用于实际的仪器采集结果上。书中关于傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）的章节，采用了大量的真实世界案例——比如，一个复杂的有机合成产物的结构确认过程——来贯穿始终。作者的叙述风格非常务实，充满了“现场感”，仿佛一位经验丰富的实验员在手把手地指导你如何排除干扰信号、如何区分同分异构体的细微差别。尤其值得称赞的是，它对不同溶剂效应和温度变化如何影响谱图峰位的讨论非常深入，这些往往是理论教材中一带而过但对实验至关重要的问题。对于准备进行学位论文研究的硕士生来说，这本书的价值远超其定价，它教会的不仅仅是识别官能团，更是一种严谨的、基于证据的分析思维模式。

评分☆☆☆☆☆

这本新近出版的关于量子化学基础的书籍，简直是为初学者量身定制的入门指南。它没有一上来就抛出复杂的数学公式和晦涩难懂的理论框架，而是通过一系列生动形象的比喻和循序渐进的讲解，将抽象的波函数和薛定谔方程变得触手可及。作者在介绍原子结构和电子排布时，尤其擅长将概念与我们日常生活中的经验联系起来，比如用“行星绕日”的模型来初步理解电子的运动轨迹，虽然不够精确，但极大地降低了读者的心理门槛。书中对轨道杂化理论的阐述非常清晰，配图的质量也非常高，特别是三维轨道的空间分布图，比我之前看过的任何教材都要直观。对于那些在大学阶段感到量子力学“高不可攀”的读者来说，这本书无疑是一剂强心针，它成功地在严谨性和可读性之间找到了一个绝佳的平衡点。我特别欣赏它在讲解基本原理后，立即安排一些简单的计算练习，确保读者能立刻将理论付诸实践，而不是让知识点停留在纸面上。总的来说，这是一本极具教育意义的入门级佳作，能让人对化学的微观世界产生浓厚的探索欲望。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻阅的这本关于动力学理论的书，风格可以说是极其的“概念化”和“哲学化”。它很少涉及具体的分子模型或复杂的数值计算，而是将重点放在了对反应速率的宏观描述、过渡态理论的本质以及信息论在化学过程中的应用上。作者似乎更关注“为什么”反应会发生，以及能量如何转化为宏观的速率常数，而不是精确地计算分子的振动模式。书中关于活化能势垒的讨论，更多是从热力学的角度切入，强调了熵变在确定反应路径中的决定性作用，这对于那些习惯于纯粹的量子力学视角的读者来说，无疑是一种思维上的挑战和拓展。语言上，它偏爱使用类比和隐喻，比如将能量面描述为“一座必须跨越的山脉”，而非精确的势能函数表达式。如果你想从一个更宏观、更偏向物理化学和统计力学的角度来审视化学反应的本质，这本书提供了一个非常独特且富有启发性的视角，尽管在实际操作层面上指导意义稍显不足。

评分☆☆☆☆☆