Essential Results In Chemical Physics And Physical Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Goloshchapov, Alexander N. (EDT)/ Zaikov, Gennady E. (EDT)/ Ivanov, Vladimir V. (EDT)

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:

价格:129

装帧:HRD

isbn号码:9781594541988

丛书系列:

图书标签:

• 化学物理
• 物理化学
• 量子化学
• 统计力学
• 热力学
• 分子物理
• 光谱学
• 化学动力学
• 物质结构
• 理论化学

经典物理化学领域前沿探索：现代视角下的基础与应用 一、 聚焦宏观与微观的桥梁：热力学与统计物理的深度解析 本书旨在提供一个对化学物理和物理化学核心概念的全面、深入且现代的阐述。我们首先将精力集中于化学热力学的基石，但会以区别于传统教材的视角进行构建。重点不在于罗列大量的经验定律，而在于运用更严谨的统计力学框架来解释这些宏观现象的微观起源。 章节将从吉布斯自由能、焓变和熵变的统计诠释开始。我们将详尽讨论在处理非理想系统（如高浓度电解质溶液、复杂流体混合物）时，经典热力学模型如何通过引入活动度系数和逸度概念来实现其预测能力的扩展。特别地，对于相平衡问题，本书将引入现代的密度泛函理论（DFT）在液-气界面张力计算中的应用，以及范德华（van der Waals）方程的修正形式在预测临界点行为时的优势与局限。 统计力学部分将超越基础的玻尔兹曼分布。我们将深入探讨量子统计力学——费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦统计在理解电子结构和低维系统中粒子行为时的关键作用。对于分子系统的配分函数，本书将详细分解平动、转动、振动和电子能级的独立贡献，并探讨在处理分子间作用力时，如何从头算（Ab initio）方法得到的势能面信息被耦合进统计积分的计算中，从而实现从分子尺度到宏观热力学性质的精准关联。 二、 分子动力学与反应速率论的现代工具箱 反应动力学是连接结构与过程的核心。本书将大幅度侧重于现代实验技术所揭示的超快过程和精细反应机制。我们不会仅仅停留在阿伦尼乌斯方程的讨论，而是将焦点转向过渡态理论（TST）的改进版本，特别是包含量子效应的透射系数计算。 在动力学模拟方面，本书将专门开辟章节讨论分子动力学（MD）模拟的应用。这包括如何构建可靠的力场（Force Fields）——从经典经验力场到基于量子化学的力场（如QM/MM方法）的转换。重点将放在如何利用拉格朗日乘子法或伞状采样等高级采样技术来有效探索高维的反应坐标空间，并计算自由能面（Free Energy Surfaces, FES）。对于势能面的构建，我们会探讨如何利用机器学习（ML）模型，基于DFT数据训练出高效且准确的势能函数，以模拟复杂体系（如酶催化或材料的晶格弛豫）中的动力学行为。 此外，对于溶液中的反应，我们将详细讨论溶剂化效应的建模，包括使用CPCM（Onsager连续介质模型）和更精细的积分方程理论（如HNC或PY理论）来描述溶剂的瞬时结构如何影响反应的活化能。 三、 结构与光谱的量子化学基础 化学物理的理解离不开对分子结构和电子性质的精确描述。本书的量子化学部分将以扎实的正交系和变分原理为起点，重点讲解现代计算化学方法论的实际应用和局限性。 在基组的选择与收敛性测试方面，我们将提供详尽的指南，阐述如何平衡计算成本与结果的可靠性。对于电子结构计算，我们将对比Hartree-Fock（HF）方法的局限性及其与后HF方法（如MP2, CCSD(T)）的性能差异。重点将放在密度泛函理论（DFT）的实际应用，包括对不同交换-关联泛函（如GGA, meta-GGA, Hybrid functionals）在描述不同类型化学键（如弱相互作用、键合能、激发态）时的适用性分析。 光谱学部分将与电子结构计算紧密结合。我们不仅讨论吸收、发射光谱的基本原理，更深入到时间分辨光谱技术（如飞秒激光光谱）所揭示的动态过程。例如，如何利用激发态分子内质子转移（ESIPT）的理论模型来解释特定的荧光发射行为；如何将时间依赖性密度泛函理论（TD-DFT）与光谱模拟相结合，解释振动光谱（IR, Raman）和电子光谱（UV-Vis, CD）的精细结构。对于固体材料，我们将引入能带理论和态密度（DOS）的概念，解释半导体和绝缘体中电荷传输的基础。 四、 界面现象与表面化学：从电化学到纳米材料 化学物理的许多关键应用都发生在界面。本书将系统性地探讨固-液、气-液以及固-固界面的结构和性质。 在电化学领域，我们将超越传统的法拉第定律，深入到电化学双电层（EDL）的结构。我们将使用电势、表面曲率以及德拜长度的概念，结合现代电化学中的随机行走理论（Random Walk Theory）和电化学噪声分析，来理解电荷转移速率的实际控制步骤。对于腐蚀和电催化过程，我们将运用涉及电极表面吸附物和电荷转移态的动力学模型。 表面化学部分将大量依赖于低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和原子尺度分子动力学模拟的结果。我们将详细分析不同晶面（如金属的（111）面与（100）面）上吸附物几何构象的差异，以及这些构象差异如何影响催化反应的活性和选择性。对于纳米材料，我们将探讨尺寸效应如何影响材料的电子能带结构和表面自由能，这直接决定了纳米颗粒的催化性能。 五、 复杂体系的统计描述：高分子与软物质物理 本书的最后部分将关注大分子和软物质体系，这些体系的特性高度依赖于构象熵和长程相互作用。 高分子物理部分将着重于蒙特卡罗（MC）模拟在构象采样中的应用，并对比其与MD在处理高分子链的拓扑约束问题时的优势。我们将深入探讨高分子溶液的涨落-耗散定理，并分析链的弛豫时间（Relaxation Times）如何依赖于分子量和溶剂质量。对于高分子混合物，我们将运用Flory-Huggins理论来预测相分离行为，并引入自洽场理论（Self-Consistent Field Theory, SCFT）来更精确地描述嵌段共聚物中微相分离的形成机制。 对于胶体系统，我们将从DLVO理论出发，探讨静电排斥与范德华吸引力的竞争平衡。本书将详细讨论布朗运动在软物质中的作用，以及如何利用小角X射线散射（SAXS）和动态光散射（DLS）等技术来量化这些体系的结构因子和扩散系数。 通过这种结构，本书旨在为读者提供一套连贯的、跨越微观量子计算、介观动力学模拟和宏观热力学描述的知识体系，使之能够以严谨的物理化学原理去解析和预测前沿化学和材料科学中的复杂现象。

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