Molecular Theory of Water and Aqueous Solutions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ben-Naim, Arieh

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页数:629

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价格:965.00 元

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isbn号码:9789812837608

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图书标签:

• 水
• 水溶液
• 分子理论
• 物理化学
• 化学物理
• 溶液化学
• 统计力学
• 分子模拟
• 氢键
• 热力学

深度探索：液体结构与界面现象的奥秘 本书精选内容导览 本书聚焦于物质科学的前沿领域，深入剖析了液体系统的内在结构、动态行为及其在不同界面上的复杂相互作用。我们摒弃了对单一分子模型的过度简化，转而采用跨尺度的视角，构建了一个全面、精密的理论框架，用以理解宏观可观测性质如何从微观的分子排列和能量分布中涌现出来。全书共分为六个核心部分，层层递进，确保读者能够系统地掌握该领域的理论基础与最新进展。 --- 第一部分：液体的统计力学基础与构型空间 本部分奠定了理解液体结构的基础。我们首先回顾了经典统计力学在处理高密度系统中的局限性，并引入了路径积分（Path Integral）方法来精确描述由零点能和量子效应引起的原子核运动。重点探讨了分子间的势能函数（Potential Energy Function, PEF）的构建与修正，特别是针对非理想流体，如何通过多体相互作用项（Many-Body Terms）来提升模型的精度，而不仅仅依赖于简单的两体近似。 随后的章节详细阐述了径向分布函数 $g(r)$ 在描述短程有序性中的关键作用，并将其与对称函数（Symmetry Functions）相结合，用于构建局部结构描述符。我们深入探讨了液体中密度涨落（Density Fluctuations）的统计特性，揭示了液体内部瞬态团簇（Transient Clusters）的形成与消失机制。此外，我们引入了拓扑分析方法（Topological Analysis），用于量化液体网络结构中的环路和分支，揭示了高压下或低温过冷液体中“无序有序”状态的结构特征。 --- 第二部分：动力学：扩散、弛豫与能量耗散 液体区别于固体的核心在于其动态性质。本部分将焦点从静态结构转移到时间演化过程。我们详细解析了平衡态和非平衡态下的时间相关函数（Time-Correlation Functions），包括自扩散系数 $D$ 和介电弛豫时间 $ au_{alpha}$。 书中专门辟出一章讨论“异速运动”（Anomalous Diffusion）现象，特别是在受限空间或玻璃转变附近的慢动力学。我们采用“跳跃扩散模型”（Jump Diffusion Models）与“分数阶导数”（Fractional Derivatives）描述的黏滞行为相结合，解释了动力学停滞（Kinetic Arrest）的物理机制。关于能量耗散，我们深入研究了声子谱（Phonon Spectra）在液体中的演化，以及“声子散射”（Phonon Scattering）如何决定热扩散率。 --- 第三部分：界面张力与表层结构的热力学 液体与气体、液体与固体或两种不相混溶液体之间的界面，是物质科学中最富挑战性的区域之一。本部分专注于界面现象的定量描述。 我们采用了“切割法”（Cleaving Method）和“虚拟积分法”（Virtual Integration Method）来计算界面张力 $gamma$。不同于传统的基于表面能密度的计算，本书强调了热力学势（Thermodynamic Potentials）在界面上的重分布。界面结构分析方面，我们利用Gibbs吸附等温线的广义形式，并结合X射线反射（XRR）或中子反射（NR）实验数据，精确反演出界面处的密度剖面（Density Profile）和分子定向性（Molecular Orientation）。对于多组分体系，我们构建了界面活度系数模型，以预测特定溶质在界面处的富集或排斥行为。 --- 第四部分：电荷转移与电化学过程 本部分深入探讨了电荷在液体环境中的行为，特别是在处理电解质溶液或电化学系统时。我们侧重于离子溶剂化（Ion Solvation）的微观过程。 书中详细分析了朱雷姆-珀林（Jellium-Pauling）模型在描述离子周围静电环境时的改进，并引入了连续介质模型（Continuum Models）结合局部环境修正来计算溶剂化能。对于高浓度电解质，经典的德拜-休克尔理论失效，我们转而采用偏振势（Polarization Potential）的概念，来描述离子之间在强场作用下的相互屏蔽效应。 一个重要章节专门讨论了电荷转移动力学。我们利用Marcus理论的框架，但对其重组能（Reorganization Energy）进行了修正，使其能够适应具有高度结构化溶剂壳层的体系，从而更准确地预测电荷转移速率常数。 --- 第五部分：受限空间中的液体行为 当液体被限制在纳米尺度的孔隙、薄膜或通道中时，其性质会发生显著变化。本部分研究了尺寸效应对液体结构和动力学的影响。 我们分析了毛细管冷凝（Capillary Condensation）的临界条件，并使用密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）的框架来描述液-固界面的吸附-脱附相变。在纳米通道中，液体的剪切黏度（Shear Viscosity）和扩散系数会表现出高度的各向异性。我们引入了“约束时间尺度”（Confinement Timescale）的概念，用以界定何时宏观流体力学描述不再适用，而需要转向分子尺度的模拟。 --- 第六部分：模拟方法与高级计算技术 本部分回顾了支撑上述理论分析的先进计算工具。我们详细比较了分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟在处理不同物理问题时的适用性与局限性。 重点介绍了混合量子力学/分子力学（QM/MM）方法在处理涉及电子结构变化的液相反应或界面极化问题时的应用范例。此外，书中还探讨了如何利用机器学习势能面（Machine Learning Potentials）来克服传统力场精度与计算效率之间的矛盾，从而实现对数百万时间步的长时间模拟，捕捉罕见事件的动力学。 本书致力于为从事凝聚态物理、化学物理、材料科学及相关工程领域的研究人员和高年级学生提供一个严谨、深入且具有前瞻性的理论参考。

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我是一名热爱科学的普通读者，偶然间在书店看到了《分子理论与水溶液》这本书。虽然我对其中一些前沿的科学概念并不完全熟悉，但它所涵盖的主题——水和水溶液——却是我生活中最熟悉不过的。水是生命之源，也是我们日常生活中不可或缺的物质，但对于它复杂的分子行为，我一直充满好奇。我期待这本书能以一种相对易懂的方式，带我走进水的微观世界。我想知道，为什么水分子如此小巧，却能展现出如此丰富而奇妙的性质。书中是否会描绘水分子之间如舞蹈般的氢键网络，以及这个网络在不同条件下是怎样变化和重塑的？我很好奇，当各种各样的物质溶解在水中时，水分子究竟是如何与它们“打交道”的？是小心翼翼地环绕，还是毫不犹豫地相互作用？这本书会不会讲述一些关于水溶液中“动力学”的故事，比如分子是如何碰撞、扩散、以及能量是如何传递的？我希望通过阅读这本书，能够培养一种更深刻的科学直觉，去理解那些在日常生活中习以为常却又充满奥秘的化学现象。如果这本书能够让我对“水”这个概念产生全新的敬畏之心，那就说明它已经成功了。

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作为一名对物理化学原理充满好奇心的学生，我最近入手了一本名为《分子理论与水溶液》的书籍。坦白地说，我还在努力消化书中的一些前置知识，但即便如此，我对它所能提供的洞察力已充满期待。我尤其对书中关于“液体结构”的讨论感到跃跃欲试。通常我们理解的溶液，更多的是从宏观性质入手，比如浓度、摩尔分数、依数性等，但这本书似乎致力于揭示这些宏观现象背后的微观根源。我推测，书中可能会运用统计力学和量子力学的概念，来描述水分子在溶液中如何排列、运动，以及它们之间如何通过范德华力、偶极-偶极相互作用和氢键等力进行协同作用。我非常希望能看到书中对“结构水”概念的详细阐述，以及这种结构水是如何影响溶质的溶解度、反应速率，甚至生物分子的构象的。此外，关于水作为溶剂的“通用性”是如何在分子层面实现的，这也是我非常感兴趣的问题。这本书能否解释为何水能够溶解如此广泛的物质，从无机盐到复杂的有机分子？它是否会提供一些关于水分子壳层效应的细节，以及这些壳层如何改变溶质的性质？我对书中可能会出现的一些计算模拟结果或实验证据的引用也充满兴趣，希望它们能够有力地支持书中的理论推导，让我对水溶液的理解从“知道是什么”上升到“理解为什么”。

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我是一个在实验室里与各种溶液打交道多年的研究人员，最近有幸接触到一本叫做《分子理论与水溶液》的著作。虽然我还没来得及深入阅读，但粗略翻阅过目录和部分章节，我已经能感受到它潜在的价值。我在日常工作中，经常会遇到一些看似反常的溶液现象，比如某些物质在水中的溶解度随温度升高反而下降，或者某些溶液体系表现出非牛顿流体的特性。我一直觉得，要真正理解并解决这些问题，仅仅依靠经验性的规则是不够的，必须深入到分子的层面去探究。这本书的名字就直接点明了这一点，它似乎承诺要提供一个基于分子理论的框架来解释水溶液的行为。我最期待的是，书中是否会提供一些关于“水合物”形成的详细理论模型，以及这些模型如何解释某些离子在水溶液中的异常行为。另外，书中对“水的介电常数”及其随温度、压力和溶质浓度变化的解释，对我理解溶液中的电荷分布和离子对形成机制至关重要。我希望书中能够提供一些可以指导我们进行实验设计和结果分析的理论工具，而不是仅仅停留在概念层面。如果这本书能够帮助我更清晰地认识到，水分子作为一种极其特殊的溶剂，其独特的量子化学性质和动力学行为是如何塑造了溶液这个我们最为常见的化学环境，那我将受益匪浅。

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作为一名生物化学领域的学生，我最近购入了一本题为《分子理论与水溶液》的书。虽然我还在初步涉猎，但其潜在的价值已让我感到振奋。在生物化学研究中，水的角色至关重要，它不仅是反应的介质，更直接影响着生物大分子的结构和功能。我一直对书中关于“水在生物系统中的特殊作用”的部分非常感兴趣，尤其想了解书中是否会从分子理论的角度，解释水是如何稳定蛋白质的折叠构象，如何影响酶的活性中心，以及如何介导信号分子的传递。我推测，书中可能会深入探讨“疏水效应”的本质，而不仅仅是将其作为一个经验性的概念来描述，而是从熵和焓的角度，揭示水分子在与非极性溶质相互作用时所表现出的行为。另外，书中关于“水作为生命的溶剂”这一论述，我希望能够看到其背后深刻的分子层面的科学解释。它是否会谈到水分子独特的极性、氢键能力，以及这些特性如何使其能够溶解和稳定如此多样的生物分子，从而为生命的出现和演化提供了必要的物质基础？我对书中可能引用的一些计算化学方法，比如分子动力学模拟，来研究水溶液体系的成果也充满期待，希望它们能够为理解复杂的生物化学过程提供更直观的视角。

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我最近拿到一本题为《分子理论与水溶液》的书，虽然我还没来得及深入阅读，但光看目录和一些章节的标题，就足够让人兴奋不已了。我是一个对化学，尤其是水和溶液行为有浓厚兴趣的业余爱好者，一直以来，我总觉得我们对水的理解还停留在表面，对它为何如此独特，为何能成为生命的摇篮，以及它在各种复杂溶液中的行为机制，总有些模糊不清的地方。这本书的出现，仿佛给我指明了一条通往更深层次理解的道路。我特别期待书中对水分子间氢键动力学的深入剖析，以及这些动力学如何影响水的宏观性质，比如异常高的表面张力、比热容和密度随温度的变化等。我还很好奇书中会如何解释水在与不同溶质相互作用时，例如离子、极性分子甚至大分子，所展现出的丰富多样性。是不是会有一些全新的模型或者理论框架来帮助我们更直观地理解这些过程？我设想，这本书应该会用一种既严谨又富有启发性的方式，将复杂的概念转化为易于理解的叙述，甚至可能包含一些精美的示意图，帮助我们构建起水分子层面的微观世界图景。如果书中真的能做到这一点，那么它将不仅仅是一本学术著作，更是一次令人愉悦的智识探索之旅，让我对身边最熟悉又最神秘的物质——水，有全新的认识。

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