物理化学全析精解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:陕西西北工业大学

作者:许国根 编

出品人:

页数:443

译者:

出版时间:2006-12

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787561220245

丛书系列:

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• 物理化学
• 化学
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理论化学与计算方法导论 本书简介 《理论化学与计算方法导论》旨在为化学、材料科学、物理学等领域的学生及研究人员提供一个全面且深入的理论化学基础，并重点介绍现代计算化学的原理、工具和应用。本书内容覆盖了从经典的量子力学基础到前沿的密度泛函理论（DFT）及分子动力学模拟的广泛领域，旨在帮助读者建立扎实的理论框架，并能熟练运用计算工具解决实际的化学问题。 第一部分：量子力学基础与分子结构 本书首先从量子力学的基本假设和数学框架入手，详细阐述了波函数、薛定谔方程、算符理论以及角动量理论在化学问题中的应用。我们深入探讨了原子结构和电子排布的理论模型，包括玻尔模型、海森堡不确定性原理的实际意义，以及波函数在描述微观粒子行为中的核心作用。 微观粒子描述与薛定谔方程 本章系统回顾了量子力学的基本公设，强调了线性算符、本征值和本征函数在描述可观测物理量中的重要性。我们详细推导了定态薛定谔方程，并讨论了其在处理简单体系（如一维势阱、谐振子）中的解析解法。随后，本书将重点放在对多电子体系的讨论上，引入了变分法和微扰论作为求解复杂体系波函数的主要数学工具。 原子结构与光谱 原子结构部分详细阐述了氢原子和类氢离子的精确解，并引入了斯莱特行列式（Slater Determinant）来处理多电子原子的泡利不排除原理。我们深入讨论了原子能级、洪特规则、LS耦合以及原子光谱的精细结构。对于更复杂的原子体系，本书介绍了自洽场（SCF）方法的基本思想，为后续的分子轨道理论奠定基础。 分子轨道理论与化学键 分子结构是本书的另一核心。我们从分子哈密顿量的建立开始，详细讲解了分子轨道理论（MO Theory）的构建，包括从原子轨道线性组合（LCAO-MO）的原理。我们对比和分析了价键理论（VB Theory）与分子轨道理论在描述共价键、离子键、配位键方面的优劣。特别是对于双原子分子，我们详细推导了基态和激发态的分子轨道图，并解释了键级、键长和键能之间的定量关系。 群论在化学中的应用 群论作为描述分子对称性的强大数学工具，被专门用一章进行介绍。我们讲解了点群、不可约表示以及特征标表。重点演示了如何利用群论知识简化分子轨道计算，例如确定轨道对称性和推导选择定则（如光谱跃迁的允许性与禁戒性），这对于理解分子振动、电子激发和晶体场理论至关重要。 第二部分：计算化学方法与实践 本部分转向计算化学领域，重点介绍从半经验方法到高精度从头算（Ab Initio）方法的理论基础，并深入探讨现代化学研究中最常用的密度泛函理论（DFT）。 从头算方法：Hartree-Fock理论 我们将详细解析Hartree-Fock（HF）方法，这是所有精确电子结构计算的基石。本书详细阐述了SCF过程的迭代步骤，解释了如何构造和求解罗特汉方程（Roothaan Equations）。我们深入探讨了基组的选择，包括高斯型、斯莱特型轨道，以及后HF方法（如MP2、CISD）如何通过引入电子关联效应来超越HF方法的局限性。 电子关联与后HF方法 电子关联是准确预测分子性质的关键。本章将介绍各种处理电子关联的方法，包括组态相互作用（CI）的局限性与截断策略，以及微扰理论（如Møller-Plesset微扰理论MP2、MP4）的原理和实际应用。我们着重分析了这些方法在计算键能、激发态和反应路径时的精度和计算成本的权衡。 密度泛函理论（DFT） DFT是当前计算化学领域应用最广泛的方法。本书详细介绍了霍恩伯格-科恩（Hohenberg-Kohn）定理及其意义，阐述了如何将电子结构问题转化为密度泛函优化问题。我们全面评估了当前主流的交换关联泛函（如LDA, GGA, Meta-GGA, 混合泛函），并探讨了DFT方法在处理非定域体系和过渡金属化合物时的表现。 分子动力学模拟与统计力学 为了模拟体系的动态行为和热力学性质，本书引入了分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）方法。我们讲解了牛顿运动方程在MD中的积分算法（如Verlet算法），以及如何构建和使用力场（Force Fields）来描述分子间相互作用。统计力学术语如配分函数、自由能、熵的计算方法在MD模拟中的应用被重点讲解。 第三部分：应用与前沿进展 本书最后一部分将理论与实践相结合，探讨了计算化学在材料科学、生物化学以及光谱模拟中的具体应用。 反应机理与势能面 计算化学的核心应用之一是理解化学反应的机理。本书详细介绍了势能面的概念，如何使用梯度优化技术寻找驻点（即平衡结构和过渡态）。我们讲解了如何通过计算鞍点（过渡态）的振动模式来验证过渡态的真实性，并引入了描述反应速率的过渡态理论（TST）。 激发态计算与光谱模拟 理解分子如何吸收和发射光子是现代化学和材料科学的基础。我们介绍了描述激发态的理论方法，如时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）和激发态的CI方法。本书展示了如何利用这些方法模拟紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和电子自旋共振（ESR）谱，并与实验数据进行对比分析。 计算化学软件的使用与后处理 本书提供了关于主流计算化学软件（如Gaussian, ORCA, VASP等）的基本操作指南，并重点强调了结果的有效分析和可视化。读者将学习如何构建输入文件，解析输出数据，并利用专业的图形软件（如VMD, Molden）对分子结构、轨道密度、势能面进行专业的可视化处理。 前沿课题概览 最后，本书对当前计算化学的前沿研究方向进行了简要介绍，包括机器学习在分子模拟中的应用、量子化学方法的并行化策略，以及在催化、光电材料设计中的实际案例。 目标读者： 本书适合作为高等院校化学、物理学、材料科学及相关工程专业本科高年级学生和研究生的教材或参考书。具备微积分、线性代数以及基础物理化学知识的读者将能更好地吸收和应用书中的内容。

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作为一名习惯于通过批判性阅读来构建知识体系的学习者，我对这本书中体现的学术态度非常欣赏。它在阐述经典理论的同时，也毫不避讳地指出了这些理论在特定条件下的失效边界，这体现了一种非常成熟和负责任的科学精神。例如，在讨论理想气体模型时，作者很早就引入了范德华方程的局限性，并对比了更高阶的修正模型，而不是等到专门讨论真实气体的章节才提及。这种“超前预警”式的讲解，让我能够持续保持警惕，避免将近似的结论当作绝对真理。书中引用和参考的文献列表也显示出作者深厚的学识背景，很多细微之处的解释都有可靠的出处可循，这极大地增强了内容的可信度。总而言之，这本书提供了一个多维度的视角来审视物理化学，它不仅教会了我“是什么”和“怎么算”，更重要的是，它启发了我思考“为什么会是这样”以及“在什么情况下不再是这样”，这种思维上的提升远超了一本教科书所能给予的。

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对于那些追求极限深度的科研工作者而言，这本书的价值在于其内容的广度和精细度。我注意到，书中对于一些前沿和交叉学科的讨论也相当深入，比如非平衡态热力学在生物物理学中的初步应用，以及对界面现象的微观描述，这些内容往往在标准本科教材中是一笔带过，但在《物理化学全析精解》中却得到了扎实的论述。它的数学处理非常严谨，涉及到张量分析和微分几何的地方，都保持了高度的学术水准，绝不为了“简化”而牺牲准确性。更令人赞叹的是，它对历史发展脉络的梳理非常清晰，当你读到某个公式的推导时，作者会适当地穿插一些背景知识，让你明白这个理论是如何一步步被构建和完善的，这对于理解理论的局限性非常有帮助。这种对细节的执着和对深度的追求，使得这本书不仅仅是一本学习用书，更像是一部可以随时查阅和深入研究的参考手册，非常适合作为硕士或博士阶段的辅助读物。

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这本《物理化学全析精解》简直是为我这种挣扎在物理化学边缘的苦命人量身打造的宝典！说实话，我以前对这门课一直有一种莫名的恐惧感，总觉得那些复杂的公式和抽象的理论像一座座难以逾越的大山。但是，当我翻开这本书的扉页，那种焦虑感瞬间就消散了。作者的叙述方式简直像一位循循善诱的老师，把那些拗口的熵、吉布斯自由能、相平衡理论，掰开了揉碎了讲。尤其是关于统计热力学的章节，我以前总是看得一头雾水，总觉得宏观现象和微观粒子之间的联系像空中楼阁，但这本书里通过一系列巧妙的比喻和清晰的推导，让我真真切切地感受到了分子运动的内在逻辑。它没有一开始就抛出最难啃的骨头，而是从基础的热力学定律开始，步步为营，让知识点之间的衔接无比自然流畅。读完前几章，我甚至产生了一种错觉：物理化学似乎也没那么难嘛！这种由衷的信心提升，对于一个长期被学科折磨的学生来说，价值千金。我特别欣赏它在例题解析上的详尽程度，不仅仅是给出答案，更是深入剖析了每一步背后的物理意义和数学原理，真正做到了“授人以渔”。

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我以一个已经工作几年，但需要回顾和深化基础知识的工程师的角度来看待这本书，体验完全不同。我们日常工作中接触到的许多过程优化和反应动力学问题，根源都在于这些基础理论。这本书最让我眼前一亮的，是它对实验方法的结合描述。它不仅仅是停留在理论的推导上，而是很实际地将理论与实验测量技术紧密地联系起来。例如，在讨论化学平衡常数时，它没有仅仅停留在数学表达式上，而是详细阐述了如何通过电化学测量或光谱分析来实际确定这些常数，这对于工程应用人员来说是极其宝贵的知识点。书中的图表设计也极为考究，那些三维的相图和能量面，绘制得清晰且富有信息量，远胜于我大学时代使用的那些模糊不清的教材插图。它提供了一种“从理论到实践再到优化”的完整思维框架，让我能够将学到的知识点迅速地映射到实际工业场景中去，理解为什么某些反应条件的选择是最佳的，这才是硬核的价值所在。

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老实说，我最初是抱着试试看的心态买下这本《物理化学全析精解》的，因为市面上关于这个主题的书籍汗牛充栋。但读了几天后，我发现它的编排逻辑实在是太“反直觉”地优秀了。它没有遵循传统的“热力学-动力学-量子化学”的线性结构，而是似乎根据概念之间的内在联系进行了重组。比如，它将某些光谱学的解释穿插在了量子化学基础之后，使得抽象的能级概念立刻有了直观的实验佐证。对于我这种更偏好“先看到现象，再理解原理”的学习风格的人来说，这种非线性的叙事方式大大降低了学习的疲劳感。而且，这本书的排版和字体选择也极为舒适，大段的公式和密集的文字没有造成视觉上的拥挤，阅读体验极佳。它成功地将一门以晦涩著称的学科，转化成了一段引人入胜的探索旅程，我几乎无法抗拒连续阅读下去的冲动，生怕错过任何一个精彩的解释。

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