Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1

Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Z. B. Maksic
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1990-08
价格:USD 341.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387515786
丛书系列:
图书标签:
  • 化学键
  • 理论模型
  • 量子化学
  • 分子轨道理论
  • 价键理论
  • 化学物理
  • 结构化学
  • 分子性质
  • 计算化学
  • 化学基础
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具体描述

The state-of-the-art in contemporary theoretical chemistry is presented in this 4-volume set with numerous contributions from the most highly regarded experts in their field. It provides a concise introduction and critical evaluation of theoretical approaches in relation to experimental evidence.

好的,这是一份关于不包含《Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1》内容的图书简介,着重于介绍其他化学领域或相关学科的深度内容。 --- 书籍:《量子化学计算:从基础到前沿应用》 导言:探寻物质本质的计算路径 在现代化学和材料科学的疆域中,仅凭实验观察已无法完全捕捉物质世界运作的细微机制。理论计算,特别是量子化学的数值模拟,已成为连接宏观现象与微观电子结构的桥梁。本书《量子化学计算:从基础到前沿应用》旨在系统地梳理现代计算化学的核心理论框架、主流的计算方法学,并深入探讨其在解决复杂化学问题中的实践路径。本书专注于提供一个全面、深入且注重实际操作的视角,引导读者跨越纯粹的理论推导,进入高精度模拟和预测的领域。 本书的结构设计旨在适应具有一定化学或物理学背景的读者,从基础概念的严谨构建,逐步过渡到复杂体系的精确建模。我们避开了对特定成键模型(如传统价键理论的详细历史回顾)的过度侧重,而是将焦点置于可执行的、可量化的计算范式。 --- 第一部分:量子化学计算的基石与方法论 本部分致力于为读者构建一个坚实的计算化学理论基础,重点阐述如何将薛定谔方程转化为可解的数值问题。 第一章:薛定谔方程的数值化处理与基本假设 本章详细解析了在实际计算中如何处理多电子体系的含时和不含时薛定谔方程。我们将重点讨论Born-Oppenheimer近似的物理意义及其计算中的局限性,并引入Hartree-Fock (HF) 方法作为所有现代电子结构理论的起点。这里,我们将深入探讨基组选择的重要性——从最小基组到完全信息集(Complete Basis Set, CBS)极限的过渡,解释Löwdin的正交化过程以及如何处理原子轨道之间的非正交性问题。 第二章:从Hartree-Fock到电子相关能的引入 HF方法虽然计算成本相对较低,但它完全忽略了电子间的动态相关性。本章的核心在于系统介绍如何精确地计算和描述电子相关能 (Correlation Energy)。我们将详尽分析组态相互作用 (Configuration Interaction, CI) 方法,包括限制性CI (RCI) 和全CI (FCI) 的理论极限与计算可行性。重点讨论微扰论 (Perturbation Theory) 的应用,特别是Møller-Plesset (MPn) 方法,解析其收敛性、精度与计算成本之间的权衡。 第三章:密度泛函理论 (DFT) 的原理与实践 密度泛函理论(DFT)是当前计算化学中最广泛应用的方法。本章将超越常见的“黑箱”操作,深入探讨Hohenberg-Kohn定理的哲学基础和数学表述。我们将细致区分局部密度近似 (LDA)、广义梯度近似 (GGA)(如PBE、BLYP)以及后-HF (meta-GGA) 泛函的理论差异和适用范围。一个关键部分是讨论Hartree-Fock交换的混合(Hybrid Functionals)(如B3LYP,PBE0)如何平衡计算效率与准确性,并探讨当前处理长程相互作用(如范德华力)的修正方法(如DFT-D3)。 --- 第二部分:高级方法与方法比较 本部分将介绍超越标准HF/DFT框架的高级方法,并提供一套指导读者选择合适计算方法的实用框架。 第四章:耦合簇理论 (Coupled Cluster, CC) 的精确性 耦合簇理论被誉为“金标准”之一。本章聚焦于Exponential Ansatz的数学结构,详细解析CCSD(包含所有双激发)和CCSD(T)(包含三激发的微扰校正)的计算流程和物理意义。我们将对比CC方法与FCI在处理强相关体系(如过渡金属配合物或激发态)时的优劣,并讨论如何通过计算成本的增加来系统地提升预测精度。 第五章:激发态与光谱计算方法 化学反应和光谱学依赖于电子结构的激发态信息。本章侧重于描述时间依赖性密度泛函理论 (TD-DFT) 的应用,解释其在线性响应框架下的实现方式。同时,我们将介绍激发态耦合簇 (EOM-CC) 方法,用于精确描述光吸收、荧光和磷光过程。本章会包含如何通过这些方法模拟紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和光电子能谱的详细步骤。 第六章:方法论选择与基准集构建 在本章中,我们将提供一个决策树,指导研究者如何根据体系大小、精度需求和计算资源选择最佳的计算方法。内容包括:如何利用基组外推法(CBS极限)来消除基组截断误差;如何定义和使用“基准集”(如Wn系列)来验证和校准计算方法的性能;以及在处理大型生物分子或材料体系时,如何有效地整合半经验方法与低层DFT的混合策略。 --- 第三部分:应用领域与前沿挑战 本部分将视角从纯理论方法转移到实际的化学与材料科学应用,探讨计算化学在解决复杂前沿问题中的地位。 第七章:化学反应动力学与过渡态搜索 计算化学在理解反应机理中至关重要的作用。本章详细介绍势能面 (Potential Energy Surface, PES) 的构建策略,如何利用梯度信息高效地定位驻点(能量极小点和鞍点,即过渡态)。我们将探讨如线性同步旋转力场 (Synchronous Transit) 和拟牛顿法在过渡态优化中的应用,并介绍如何使用有限差分和有限步长方法来计算反应物和产物的振动频率,以确认能量极点的性质。 第八章:周期性体系与固体物理计算 对于晶体、表面和块体材料,必须采用描述周期性边界条件的计算方法。本章重点介绍平面波基组的优势,以及倒易空间(k点采样)的收敛性分析。我们将详细阐述晶格弛豫、弹性常数计算以及如何使用计算方法预测材料的能带结构 (Band Structure) 和态密度 (Density of States, DOS),并将其与实验观察进行对比。 第九章:溶剂化效应与环境影响建模 孤立分子的计算结果往往与溶液或真实环境中的观察存在显著差异。本章聚焦于如何将环境效应纳入计算模型。我们将系统介绍隐式溶剂模型(如Onsager模型和PCM/SMD模型)的数学基础,以及显式溶剂化模型(分子动力学模拟的耦合)的优势和挑战。最终,探讨如何使用这些模型来预测溶解度、反应速率常数以及电化学过程中的电极/溶液界面效应。 --- 结语:计算化学的未来展望 本书总结了当前计算化学领域最可靠和最具生产力的工具集,强调了理论的严谨性与计算的实践性相结合的重要性。未来的计算化学将更加依赖于高精度、高效率的非绝热耦合方法以及机器学习势场,这些技术将推动我们对光化学、催化以及复杂生物分子体系的理解迈上新的台阶。 --- 目标读者: 理论化学、物理化学、材料科学及相关领域的高年级本科生、研究生及科研人员。 本书特色: 侧重于现代计算方法(DFT/CC)的内在机制和实际应用,而非对特定成键理论的溯源性讨论。内容深度适中,理论推导严谨且贴合计算软件实现。

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读后感

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拿到这本书,我立刻被它所传达出的深度和广度所吸引。作为一位在无机化学领域进行研究的学者,化学键合理论是我工作中不可或缺的基础。我一直希望能够找到一本能够系统性地梳理和介绍各种无机化学键合理论模型的著作,尤其是在处理那些非常规的键合类型时,例如,过渡金属配合物中的金属-配体键合,书中是否会详细介绍像晶体场理论(Crystal Field Theory, CFT)和配位场理论(Ligand Field Theory, LFT)的演进过程,以及它们是如何解释配合物的颜色、磁性以及反应活性的?我非常期待这本书能够提供对金属-金属键(metal-metal bonds)在低价态金属化合物中存在的理论解释,以及如何用价键理论或分子轨道理论来描述这些特殊的键合模式。我希望书中能够包含对一些前沿的键合概念的讨论,例如,书中是否会提及“共价键的金属化”(covalent metallicity)或者“超价”(hypervalency)在某些主族元素化合物中的表现,并从量子化学的角度给出合理的解释?我期待它能够提供一些关于如何利用理论计算来辅助实验研究的案例,比如,通过计算得出的键级(bond order)或电荷分布(charge distribution)如何与实验观测到的性质相对应。我希望通过这本书,能够加深对无机化学中各种奇特而有趣的化学键现象的理解,并为我未来的研究提供新的视角和灵感。

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当我看到《Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1》这本书时,我立刻联想到了我在本科阶段学习化学键合理论时的种种困惑。那时的我,虽然接触了分子轨道理论、价键理论等概念,但总觉得它们之间存在一些断层,理解起来不够连贯。我非常希望这本书能够填补这些知识空白,提供一个更加系统化、结构化的理论框架。我特别关注书中是否会深入探讨不同理论模型背后的数学基础,比如,它会如何介绍和解释薛定谔方程(Schrödinger equation)在描述多电子体系中的应用?我希望能够更清晰地理解,为什么需要引入近似方法,以及像变分原理(variational principle)和扰动理论(perturbation theory)这样的数学工具是如何帮助我们解决这些近似问题的。我期待书中能够详细阐述如何从一个抽象的数学公式,逐步推导出我们所熟悉的化学键合模型,例如,它是否会展示如何从基态的波函数(ground-state wave function)出发,计算出键的长度、键的强度等信息。此外,作为“Part 1”,我自然也希望这本书能够为更复杂的键合模型打下坚实的基础,让我对接下来的阅读充满信心。我希望作者能够用一种既严谨又不失启发性的方式来引导读者,让理论的学习过程变得更加生动有趣。

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这本书的体量和标题,都预示着它是一次关于化学键合理论的深度探索。我是一名在药物化学领域工作的研究人员,对于理解分子之间的相互作用,特别是那些决定药物分子与靶点之间亲和力的非共价键相互作用,有着至极大的兴趣。我非常希望这本书能够提供对各种非共价相互作用的详细理论阐述,例如,它会如何从量子化学的角度解释氢键的形成机理,以及不同强度和类型的氢键是如何影响分子的构象和稳定性?我期待书中能够深入探讨π-π堆叠(π-π stacking)、疏水相互作用(hydrophobic interactions)以及偶极-偶极相互作用(dipole-dipole interactions)等非共价键的能量构成和影响因素。我希望能够了解这些理论模型是如何被应用于预测药物分子与蛋白质结合位点的相互作用强度的,例如,书中是否会提及一些基于量子化学计算的打分函数(scoring functions)的原理?我尤其关注书中关于静电相互作用(electrostatic interactions)和范德华力(Van der Waals forces)的精确计算方法,以及它们在药物设计中的重要性。我希望通过阅读这本书,能够获得更扎实的理论基础,从而更有效地设计和优化具有特定生物活性的药物分子。

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我是一位在化学领域深耕多年的研究者,阅读《Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1》对我来说,就像是在重新审视自己赖以生存的学术基石。我知道,化学键合的理论模型经历了漫长而曲折的发展过程,从早期基于原子轨道重叠的简单概念,到后来量子力学框架下的精细描述,每一步都凝聚了无数科学家的智慧和心血。我特别期待这本书能够梳理清楚不同理论模型之间的内在联系和逻辑递进,比如,它是否会详细介绍价键理论(Valence Bond theory)和分子轨道理论(Molecular Orbital theory)各自的优点和局限性,以及它们是如何在后来的发展中相互融合或被更普适的理论所包含的。我一直对像Pauling的杂化轨道理论(Hybridization theory)这样的模型在解释有机化学中的sp3、sp2、sp杂化等方面的情景式应用非常感兴趣,希望这本书能从更基础的量子力学原理出发,去重新审视和理解这些在教学中被广泛使用的模型,看看它们在更严谨的框架下是否成立,又存在哪些近似。此外,这本书会否深入探讨一些更现代的键合概念,例如“非经典键合”(non-covalent interactions)的理论描述,如范德华力(Van der Waals forces)的量子起源,氢键(hydrogen bonding)的能量构成,甚至是金属有机化学中的一些特殊键合形式,如σ-芳香性(sigma-aromaticity)等。我希望它能提供一个更全面、更深入的视角,挑战我固有的认知,并启发我思考新的研究方向。

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这本书的封面设计简洁却透露出一种严谨的学术氛围,这让我对即将开始的阅读之旅充满了期待。我作为一名在化学教育领域工作多年的教师,一直希望找到一本能够帮助我更深入地理解和阐释化学键合理论的参考书,以便更好地为我的学生传道授业。我尤其关注这本书是否会提供一些关于如何将复杂的量子力学概念转化为易于理解的教学材料的思路。例如,在解释“轨道”的概念时,书中会如何从原子轨道(atomic orbitals)逐步过渡到分子轨道(molecular orbitals),并解释它们之间的相互作用是如何形成的?我希望能看到一些关于不同近似方法(如LCAO-MO理论)的详细讲解,以及它们是如何被用来构建分子轨道图的。我也希望书中能够包含一些关于如何解释实验现象(如光谱数据)与理论模型之间关系的讨论,例如,如何通过分子轨道理论来解释某些分子的颜色,或者通过价键理论来解释某些反应的立体化学。我非常期待这本书能够提供一些实际的教学建议,例如,在讲解某些概念时,应该避免哪些常见的误区,或者应该强调哪些关键点。总而言之,我希望这本书不仅仅是一本理论的阐述,更是一本能够帮助我提升教学效果,启发学生学习兴趣的宝贵资源。

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这本书的内容,可以说是我一直以来在学术探索中渴望寻找到的一块关键的拼图。我是一名致力于研究材料科学的学者,而材料的宏观性质,很大程度上取决于其内部微观的化学键合方式。我深切地希望这本书能够深入解析各种化学键合理论模型,不仅仅是停留在表面的概念介绍,而是能够追溯其理论根源,例如,它是否会详细阐述早期量子化学理论,如汤玛斯-费米模型(Thomas-Fermi model)或海森堡的早期量子化理论(Heisenberg's early quantum theory),在发展化学键合模型中所扮演的角色?我非常期待它能提供对“化学键”这一概念在不同理论框架下的多重定义和描述,例如,它会如何区分和联系离子键(ionic bond)、共价键(covalent bond)、金属键(metallic bond)以及更复杂的配位键(coordinate bond)?我希望书中能够提供一些关于如何利用这些理论模型来预测和设计新型材料的思路,例如,在理解半导体材料的能带结构(band structure)时,如何将分子轨道理论应用于周期性固体体系?我更希望这本书能够提供一些关于近似方法(如密度泛函理论)是如何在实际计算中工作的,以及其在处理复杂材料体系时的优势和局限性。我期待通过阅读这本书,能够建立起一个更加扎实和全面的理论基础,从而更有效地指导我的材料设计和性能预测工作。

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这本书,坦白说,我拿到它的时候,心情是既期待又有些忐忑的。标题“Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1”就足够说明它的深度和广度了,这可不是一本轻松的消遣读物,而是要深入探索化学键合理论的根基。我花了相当长的时间才真正开始翻阅,一方面是因为需要调整自己的心态,准备迎接可能的海量信息和抽象概念,另一方面也是因为我喜欢在开始阅读一本厚重的学术著作之前,先在大脑里构建一个初步的认知框架。我预想这本书会像一个巨型的拼图,而我需要耐心一点点地去拼凑,去理解那些看似零散的理论模型是如何组合在一起,最终描绘出原子间相互作用的宏大图景的。我特别关注的是它如何处理不同理论模型之间的历史演变和逻辑关系,是直接呈现各种模型,还是会追溯它们的起源,揭示它们是如何在不断解决现有理论不足的过程中产生和发展的?我希望它能提供一个清晰的脉络,让我能够理解为何某些理论会逐渐被取代,而另一些理论又为何能经久屹立。此外,作为“Part 1”,我自然也期待它能为后续的内容打下坚实的基础,让我对接下来的阅读充满信心,而不是因为第一部分的内容晦涩难懂而望而却步。我希望作者能够用一种既严谨又不失启发性的方式来引导读者,即使是面对高度抽象的量子力学概念,也能通过恰当的比喻和实例来降低理解的门槛,让理论的学习过程变得更加生动有趣,而不是枯燥乏味的公式堆砌。

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说实话,拿到这本书的厚度和它所涵盖的主题,确实让我感到一丝敬畏。我是一位对化学物理领域有着浓厚兴趣的学生,一直希望能够将理论知识与实际计算融会贯通。这本书的标题“Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1”正是我所寻找的,它承诺了一个系统性的理论框架。我最期待的是,书中能详细介绍量子化学计算中一些最基本的电子结构理论,比如像劳埃尔-迪克模型(Löwdin-Dirac)的 Slater 决定式(Slater determinant)是如何构建的,以及它在描述多电子体系中的作用。我也希望能够更清晰地理解,为什么像“平均场近似”(mean-field approximation)这样的概念如此重要,以及它在Hartree-Fock方法中的具体体现。当然,我最关心的是,这本书会不会花大量的篇幅去解释收敛性(convergence)问题,以及在实际计算中,我们通常会遇到哪些收敛困难,以及有哪些策略可以用来克服它们。我希望作者能够以一种清晰、逻辑性强的方式来呈现这些内容,避免过于繁琐的数学推导,而是侧重于概念的理解和物理意义的阐释。如果书中能提供一些简单的计算实例,或者至少是计算流程的示意图,那将是对我学习过程的巨大帮助。我希望通过阅读这本书,能够对如何使用计算化学软件来研究分子结构和性质有一个更扎实的理论基础,而不是仅仅停留在“输入参数,输出结果”的层面。

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拿到这本书,我第一个冒出来的念头就是:“终于有我需要的东西了!” 我一直在寻找一本能够系统性地梳理和介绍化学键合理论发展历程的著作,尤其是在本科阶段,我们接触到的很多概念都是零散的,像是海森堡的矩阵力学,薛定谔的波动力学,以及各种近似方法,它们是如何汇聚成我们今天所理解的化学键的呢?这本书的标题直击痛点,让我看到了希望。我非常希望它能够深入浅出地讲解量子化学中那些核心的计算方法,比如哈特里-福克方法(Hartree-Fock method)和密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)的起源和基本思想。我总是觉得,只有理解了这些计算方法的原理,才能更深刻地理解它们在预测和解释化学性质方面的优势和局限性。当然,我也知道这是一本理论性很强的书,不可能涵盖所有的应用案例,但我期望作者能够适当地穿插一些简化的例子,用来说明某个理论模型是如何被应用于解决实际的化学问题,哪怕只是一个最简单的氢分子(H2)的键合分析,也能极大地帮助我建立直观的理解。我尤其关心的是,书中会如何处理电子的相关性(electron correlation)问题,这是在量子化学计算中一个非常关键但也极具挑战性的方面。这本书能否清晰地阐述各种近似方法在处理电子相关性时的不同策略,以及它们的优劣,将是我衡量这本书价值的重要标准之一。

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我是一位业余的化学爱好者,对化学世界充满了好奇,总想深入了解那些构成物质基本单元的“连接线”。《Theoretical Models of Chemical Bonding, Part 1》这个书名,听起来就充满了科学的魅力。我希望能在这本书里找到对“化学键”这个概念的清晰解释,它到底是什么?为什么原子会形成键?我希望作者能够用一种相对易懂的方式,介绍一些经典的化学键理论,比如,价键理论中的原子轨道是如何“握手”形成共价键的?分子轨道理论又是如何将原子轨道“融合”成新的轨道,从而解释分子的稳定性的?我尤其对那些能够直观展示键合过程的插图或者图示非常期待,我希望能够看到像氢气分子(H2)形成过程的原子轨道重叠图,或者是甲烷分子(CH4)的杂化轨道图。我希望书中能够介绍一些基础的量子力学概念,但前提是能够用通俗易懂的比喻来解释,比如,电子的“波粒二象性”到底是怎么影响化学键的形成的?我希望这本书能够回答一些我常常思考的问题,比如,为什么有些键很强,有些键很弱?为什么有些键是直的,有些键是弯的?虽然知道这本书是理论性的,但我还是希望作者能够穿插一些生活中的例子,比如,水分子(H2O)中的极性键是如何影响水的性质的?我希望通过阅读这本书,能够对化学世界有一个更深层次的理解,不再仅仅是记住一些概念,而是能够真正地“看见”化学键的形成和断裂。

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