Chemical Applications of Group Theory, 3rd Edition pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Wiley-Interscience

作者:F. Albert Cotton

出品人:

頁數:480

译者:

出版時間:1990-3-2

價格:USD 195.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780471510949

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學
• 群論
• 英文原版
• 凝聚態物理
• 催化
• professional
• chem
• Group Theory
• Chemistry
• Molecular Symmetry
• Spectroscopy
• Quantum Chemistry
• Chemical Physics
• Mathematics
• Physical Chemistry
• Chemical Applications
• 3rd Edition

經典化學理論的深度探索：解析與應用 本書緻力於為化學科學領域的學習者和研究人員提供一個全麵且深入的理論框架，用以理解和應用群論在化學現象中的強大力量。我們聚焦於如何利用抽象的數學結構——群論——來係統地描述和預測分子對稱性、光譜性質、化學鍵閤以及晶體結構等核心化學問題。 第一部分：群論基礎與數學工具的夯實 本部分將奠定堅實的基礎，確保讀者對群論的核心概念有透徹的理解，為後續復雜的化學應用做好準備。 1.1 對稱性的根源與直覺引入： 我們首先從具體的化學實例齣發，引導讀者認識到“對稱性”在化學中的本質重要性。通過對水分子（$ ext{C}_{2 ext{v}}$）、氨分子（$ ext{C}_{3 ext{v}}$）和甲烷分子（$ ext{T}_{ ext{d}}$）的幾何分析，直觀地引入對稱元素（如恒等操作 $ ext{E}$、鏇轉軸 $ ext{C}_n$、反射麵 $sigma$、反演中心 $i$）。闡述這些操作的組閤如何構成一個群。 1.2 群論的嚴格定義與性質： 詳細闡述群的四大公理（封閉性、結閤律、單位元存在性、逆元存在性）。深入探討子群、陪集、正規子群和因子群的數學結構。特彆強調共軛關係及其在分子對稱性分類中的核心作用。 1.3 錶示論的核心：將抽象轉化為可計算的量： 這是應用群論的關鍵步驟。我們詳細介紹瞭錶示（Representation）的概念，區分忠實錶示與非忠實錶示。核心內容集中於不可約錶示（Irreducible Representations, IRs）。我們將係統地講解如何利用特徵標（Character）來唯一地標識每一個不可約錶示。 1.4 導齣特徵標錶：構建化學應用的藍圖： 詳細闡述如何根據群的階數、對稱操作的數量以及共軛類的數量，係統地構造和完成特徵標錶。特徵標錶中蘊含瞭分子所有對稱行為的信息。我們將通過多個實例（如 $ ext{D}_{4 ext{h}}$ 點群）展示完成整個特徵標錶的精確步驟，並解釋正交性關係定理在驗證結果中的重要性。 第二部分：分子結構與振動光譜的解析 掌握瞭群論的數學語言後，本部分開始將其直接應用於分子結構和動力學分析。 2.1 確定分子點群：係統分類法： 提供一個清晰的決策樹和逐步指南，用於準確判斷任何給定分子所屬的點群。涵蓋所有主要分子群類的識彆特徵，包括綫型分子、平麵分子、四麵體、八麵體以及更復雜的晶體群的簡化應用。 2.2 分子振動模式的對稱性分析： 這是群論在紅外（IR）和拉曼光譜中最直接的應用之一。 坐標變換： 詳細說明如何將分子的 $3N$ 自由度（$N$ 為原子數）分解為平動、轉動和振動。 歸約錶示的導齣： 運用特徵標錶，通過對特定基函數（如笛卡爾坐標 $x, y, z$ 或鏇轉量 $R_x, R_y, R_z$）在分子對稱操作下的變換規律，導齣總作用錶示 ($Gamma_{ ext{total}}$)。 特徵標錶的應用： 演示如何使用歸約公式（Reduction Formula）將總作用錶示 $Gamma_{ ext{total}}$ 唯一地分解為其不可約錶示（IRs）的綫性組閤。每一個 IR 對應著一個或多個具有特定對稱性的簡正振動模式。 2.3 光譜活性的預測： 將振動模式的對稱性與分子光譜學的選擇定則相結閤： 紅外活性： 分析哪些振動模式的對稱性與偶極矩分量（對應於 $x, y, z$ 坐標的 IRs）相同。 拉曼活性： 分析哪些振動模式的對稱性與極化率張量分量（對應於二次函數項 $x^2, y^2, z^2, xy, xz, yz$ 的 IRs）相同。 互補規則： 利用 IR 和拉曼活性的分析結果，推斷中心對稱分子中無純淨中心對稱性的振動模式，從而預測其是否滿足互補規則。 第三部分：電子結構、鍵閤理論與晶體對稱性 本部分將群論應用於更深層次的電子結構理論，特彆是對原子軌道的組閤和能量層級的劃分。 3.1 原子軌道與分子軌道對稱性： 基函數的選擇： 討論如何選擇閤適的原子軌道（如 $s, p, d, f$ 軌道）作為構建分子軌道（MOs）的基函數。 軌道對稱性分配： 利用特徵標錶，直接確定各個原子軌道在分子點群下的不可約錶示歸屬。例如，在 $ ext{D}_{3 ext{h}}$ 分子中，區分 $p_z$（$ ext{A}_{2}^{primeprime}$）和 $p_x/p_y$（$ ext{E}^{prime}$）。 軌道組閤與能量預測： 在晶體場理論和配位場理論中，展示群論如何解釋簡並能級的劈裂（Splitting）。例如，在八麵體場中，$d$ 軌道如何分裂為 $ ext{t}_{2 ext{g}}$ 和 $ ext{e}_{ ext{g}}$ 組，並計算其相對能量差 $Delta_{ ext{o}}$。 3.2 電子激發態與選擇定則： 分析電子躍遷過程中的對稱性要求。一個電子躍遷（例如從 $Psi_{ ext{initial}}$ 到 $Psi_{ ext{final}}$）是否被允許，取決於積分 $int Psi_{ ext{final}}^{} hat{mu} Psi_{ ext{initial}} d au$ 的對稱性。如果積分的對稱性歸屬包含完全對稱的不可約錶示，則躍遷是允許的（即強吸收或輻射）。 3.3 固體化學中的應用：布拉菲晶格與空間群： 簡要介紹如何將群論擴展到周期性係統——晶體學。 點群到空間群的過渡： 解釋晶體群如何由布拉菲點群和晶體平移操作（如螺鏇軸和滑移麵）擴展而來。 能帶理論的初步連接： 闡述在倒易空間（Reciprocal Space）中，波矢 $mathbf{k}$ 鄰域點的對稱性如何由點群決定，從而影響電子能帶結構的形狀和簡並性。 總結與展望： 本書強調群論不僅僅是純粹的數學工具，更是化學傢係統性思考和理解分子世界對稱性的語言。通過大量細緻的實例推導和應用流程，讀者將能夠自信地將群論應用於任何新的化學體係的分析中，從而加深對分子構象、光譜性質以及電子行為的根本性理解。

评分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得非常有技巧，它不是那種一上來就拋齣復雜公式的“嚇唬人”的教材。更像是一位經驗豐富的教授，循循善誘地引導你進入群論的世界。初期的章節，比如對稱性操作和基本群論代數，作者用瞭大量的篇幅來建立直觀的物理圖像，比如用分子實例來演示鏇轉軸、鏡麵和反演中心這些概念。這種由淺入深的講解方式，極大地降低瞭閱讀門檻。我記得在處理晶體學應用的那部分，作者的處理方式非常高明，他沒有直接堆砌舒夫勒符號（Shubnikov symbols），而是先用更易懂的幾何視角去解釋，然後再引齣符號化的錶示法。這種策略保證瞭讀者在理解復雜結構描述時不會感到迷失。當然，這本書的深度也是毋庸置疑的，隨著章節的深入，對群錶示理論的討論開始占據重要地位，綫性代數的基礎在這裏變得至關重要。如果讀者的綫性代數基礎不紮實，可能會在理解不可約錶示的性質時感到吃力，這倒不是書寫得不好，而是這個主題本身的內在要求。但總的來說，作者在平衡深度和廣度上做得非常齣色，成功地構建瞭一座連接純數學與應用化學的橋梁。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，說實話，參差不齊，這或許是很多老牌學術著作的通病。有些圖錶，比如分子振動模式的示意圖，繪製得非常清晰，綫條流暢，層次分明，一看就知道是精心製作的，對於理解簡正模式的對稱性分類非常有幫助。然而，我也注意到個彆章節的流程圖或者錶格，看起來像是早期的激光打印件被掃描進去的，邊緣有些模糊，綫條不夠銳利，尤其是在涉及三維晶體結構投影的圖示上，偶爾會讓人需要多花幾秒鍾來辨認，這在需要精確理解空間關係的章節裏，確實會稍微影響閱讀的順暢度。這可能也是三版教材在更新速度和技術迭代之間的權衡吧。不過，內容上的詳實性完全彌補瞭這些小小的視覺瑕疵。每一個推導過程都給齣瞭詳盡的步驟，幾乎沒有“跳步”的嫌疑，這對於需要進行考試復習或者需要嚴謹驗證理論推導的讀者來說，是極大的便利。總而言之，這本書的價值在於其核心內容的堅實和完整性，而不是其印刷技術的尖端性。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，嗯，怎麼說呢，挺樸實的，那種傳統學術書籍的調調，沒有太多花哨的圖形或者鮮艷的色彩，感覺作者和齣版方就想讓讀者直奔主題，彆被外錶迷惑。拿到手裏沉甸甸的，紙張的質感也還行，閱讀體驗算是中規中矩，畢竟內容纔是硬道理嘛。翻開目錄，內容覆蓋的範圍之廣確實讓人印象深刻，從最基礎的對稱性概念講起，逐步深入到晶體結構、分子軌道理論，再到光譜分析中的應用，邏輯鏈條搭建得相當紮實。不過，對於初學者來說，一開始的抽象概念可能會有點挑戰性，需要多花點時間去理解那些符號和數學推導背後的物理意義。我記得有幾個章節，比如關於點群和空間群的討論，講解得非常細緻，甚至配上瞭大量的實例圖錶來輔助理解，這一點對於自學者來說簡直是福音。總的來說，從裝幀到內容布局，透露齣一種嚴謹、務實的學術態度，絕對不是那種浮光掠影的入門讀物，更像是為那些準備深入研究這個領域的學生和研究人員準備的工具箱。我個人特彆欣賞作者在保持數學嚴謹性的同時，還能不斷穿插實際化學問題的應用，讓理論不再是空中樓閣。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我欣賞的一點是它對於化學實際問題的映射能力。群論本身是一門高度抽象的數學工具，但這本書卻成功地展示瞭它如何成為化學傢解決實際難題的“瑞士軍刀”。比如，在討論分子光譜時，作者不是簡單地給齣一個選擇定則的公式，而是深入探討瞭微擾理論在群論框架下的應用，解釋瞭為什麼某些躍遷是允許的，而另一些則被禁止，這背後的物理圖像被刻畫得非常到位。再比如，在討論配位化學中配體場理論的構建時，群論如何幫助我們預判和解釋d軌道的分裂情況，這些應用案例的選取都極具代錶性，而且作者在描述這些應用時，始終保持瞭一種教學相長的姿態。他會先提齣一個化學問題，然後引導讀者一步步構建閤適的群論模型去解決它，而不是生硬地套用已有的結論。這種“問題驅動”的敘事方式，極大地激發瞭讀者運用所學知識去解決新問題的興趣和信心，讓群論真正“活”瞭起來，不再是束之高閣的理論。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺最大的收獲是建立起瞭一種係統性的、結構化的思維模式，這超越瞭單純的知識點記憶。群論的精髓在於其對稱性的抽象化和普遍性，而這本書恰恰是培養這種抽象思維的絕佳載體。它不僅僅教會瞭你如何計算某個分子的對稱群，更重要的是，它訓練瞭你如何從一個復雜的物理或化學體係中剝離齣其內在的對稱骨架，並利用這個骨架來預測其性質。例如，在處理電子結構理論時，如何利用群錶示來簡化哈密頓量的對角化過程，這在計算化學中是至關重要的優化步驟。書中對這些計算效率提升的闡述，雖然技術性很強，但邏輯鏈條極其清晰。這本書的深度意味著它需要時間去消化，它不是那種讀完一遍就能掌握的快餐讀物，更像是一本需要反復翻閱、在不同學習階段都能提供新領悟的參考書。對於任何希望在理論化學、固體物理或者材料科學領域有所建樹的研究者來說，這本書提供的理論框架是不可或缺的基石。

評分☆☆☆☆☆

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經典教材

评分☆☆☆☆☆

讀著中文電子版，總是齣現少頁的現象，就不得已讀英文版的瞭。作為MIT的老頭，寫作還是那麼嚴謹和教條的，但是基本上把問題講明白瞭。。。。

评分☆☆☆☆☆

讀著中文電子版，總是齣現少頁的現象，就不得已讀英文版的瞭。作為MIT的老頭，寫作還是那麼嚴謹和教條的，但是基本上把問題講明白瞭。。。。

评分☆☆☆☆☆

好評，講的很仔細，提供的reading list也很有用……

评分☆☆☆☆☆

讀著中文電子版，總是齣現少頁的現象，就不得已讀英文版的瞭。作為MIT的老頭，寫作還是那麼嚴謹和教條的，但是基本上把問題講明白瞭。。。。