核磁共振原理及其在结构化学中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:福建科学技术

作者:杨文火

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:1988-12

价格:¥7.50

装帧:

isbn号码:9787533501839

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• 有机化学
• 核磁共振
• 结构化学
• 化学原理
• 谱学
• 有机化学
• 物理化学
• 分子结构
• NMR
• 化学分析
• 结构解析

晶体结构解析的基石：X射线衍射技术与晶体生长原理 本书聚焦于现代结构化学研究的两大核心支柱：X射线晶体学（XRD）和高质量单晶的制备技术。 旨在为高年级本科生、研究生以及从事材料科学、药物研发和无机化学研究的科研人员提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的理论与技术手册。本书内容严格围绕晶体结构确定过程中的物理基础、实验操作细节、数据处理方法以及晶体生长优化策略展开，完全不涉及核磁共振技术或其在结构化学中的具体应用。 第一部分：X射线与物质的相互作用及衍射理论基础 本部分深入剖析了X射线这一关键探针的物理本质及其与物质相互作用的微观机理，奠定了理解衍射现象的理论框架。 第一章：X射线的基础物理性质与产生 本章详细介绍了X射线的电磁波谱定位、产生机制（阴极射线管与靶材选择），重点阐述了连续谱（Bremsstrahlung）与特征谱（特有能级跃迁）的形成原理与光谱特性。讨论了不同波长（如Cu Kα, Mo Kα）对衍射实验的影响，特别是滤波、单色化技术在实验中的必要性。 第二章：晶体学基础与晶体对称性 结构解析的基石在于理解晶体的周期性与对称性。本章从理想晶体模型出发，系统讲解了布拉菲点阵、晶体学七大晶系和十四种布拉菲格子。详尽阐述了施密特符号、点群、空间群的概念，并着重介绍了国际晶体学表（ICSF）中关于晶体对称操作（如旋转轴、反演中心、滑移面、螺旋轴）的表示方法。对于晶胞参数的精确测定及其对衍射峰位置的影响进行了深入分析。 第三章：劳厄条件与布拉格定律的微观诠释 本章是衍射理论的核心。首先，从物理光学角度推导了劳厄衍射条件，明确了衍射发生的充要条件。随后，重点论述了布拉格定律（$nlambda = 2dsin heta$）的几何意义及其在确定晶面间距（d值）中的应用。本章将布拉格定律提升到倒易空间（Reciprocal Space）的视角，引入米勒指数（hkl）的概念，阐明了倒易点阵的概念，解释了衍射矢量 $mathbf{G}$ 与晶面法线 $mathbf{n}$ 之间的关系，使得衍射现象的理解从宏观几何走向了矢量代数。 第四章：结构因子与衍射强度的定量分析 衍射的真正价值在于它携带的结构信息。本章详细解释了结构因子 $F_{hkl}$ 的数学定义，它包含振幅和相位信息。讨论了结构因子与晶体中原子坐标、原子散射因子 $f(mathbf{q})$ 之间的定量关系。重点分析了晶胞内原子位置对结构因子相位的影响，并深入探讨了晶体学中固有的对称性（如群对称性、螺旋线和滑移面引起的系统消光）如何简化或改变结构因子的计算，导致特定（hkl）反射强度为零的现象。 第二部分：X射线单晶衍射实验技术与数据采集 本部分侧重于实验操作的精细化控制与数据采集的标准化流程，确保获取高质量的衍射数据。 第五章：单晶的制备与衍射实验准备 高质量的单晶是成功解析结构的前提。本章详细介绍了从溶液、熔融或气相中获取理想单晶的方法，包括：缓慢蒸发法、冷却法、激光诱导结晶、气相沉积法等。着重讨论了晶体质量评价标准（如清晰度、无缺陷、尺寸均匀性）以及晶体在衍射仪上进行“上样”的操作技术，包括晶体夹持、定向和低温保护（如液氮或低温恒温器使用规范）。 第六章：衍射仪的结构与数据采集模式 本章全面解析了现代四圆衍射仪（Four-Circle Diffractometer）和面积探测器（CCD/Pilatus）的工作原理。详细对比了$omega$-scan（$omega$扫描）、$phi$-scan（$phi$扫描）和 $chi$-scan（$chi$扫描） 等基本扫描模式，阐述了如何通过精密的运动控制实现对倒易空间的系统性采样。重点介绍了$omega/2 heta$ 扫描与$omega$ 扫描在高通量实验中的优劣对比，以及如何优化曝光时间、数据冗余度（redundancy）和数据范围（resolution limits）。 第七章：数据归一化与初步处理 原始衍射数据需要经过一系列校正才能用于结构解析。本章详细讲解了数据处理流程中的关键步骤：背景扣除、吸收校正（如Dabs、Sheldrick/DIFABS法）、洛伦兹因子和偏振因子校正。阐述了数据质量评估指标，如$R_{merge}$（内部一致性）、数据冗余度和观测到的反射点数量，这些指标直接关系到后续结构解析的信心度。 第三部分：晶体结构解析与精修 本部分是理论应用于实践的最终环节，聚焦于从衍射数据中重构原子结构模型的全过程。 第八章：相位问题与直接法原理 结构因子 $F_{hkl}$ 包含振幅 $|F|$（可从强度 $I_{hkl}$ 获得）和相位 $alpha_{hkl}$。如何确定至关重要的相位信息是结构解析的核心难题——相位问题。本章深入讲解了直接法（Direct Methods）的基本数学原理，特别是E统计、关系式（如Sayre方程、Triple Product Relation）的构建与应用，以及如何通过迭代过程确定高概率的初始相位集合，进而得到电子密度图的初步轮廓。 第九章：傅里叶变换与电子密度图的解析 本章阐述了傅里叶合成在结构解析中的核心地位。详细解释了电子密度 $ ho(mathbf{r})$ 与结构因子 $F_{hkl}$ 之间的关系式，并讨论了“差值电子密度图”（Difference Electron Density Map）的计算与解读。重点讲解了如何识别原子位置、区分轻原子与重原子、以及如何利用峰形判断键合情况和缺陷存在。 第十章：结构精修与模型优化 初步结构模型需要通过迭代精修过程达到最佳拟合状态。本章详细介绍了最小二乘法（Least-Squares Refinement）在晶体学中的应用，即最小化观测强度 $I_{obs}$ 与计算强度 $I_{calc}$ 之间的差异。深入讨论了影响精修稳定性的因素，如：原子占有率（Occupancy）、各向异性热振动参数（Anisotropic Displacement Parameters, ADP）的引入与精修策略，以及氢原子的处理方法（固定、加氢或独立精修）。 第十一章：结构报告与结果验证 本章指导读者如何规范地报告最终结构结果。重点介绍了结构R因子（$R$因子与 $R_{w}$）的物理意义及其在评估结构质量中的作用。讲解了如何生成最终的原子坐标表、热运动参数表以及晶体学报告文件（CIF格式）。同时，强调了通过几何约束（键长、键角、平面性）对结果进行晶体学合理性检验的重要性。 --- 本书特色： 本书侧重于物理原理的严格推导与实验操作的细致指导相结合，通过大量的数学公式推导和具体的案例分析（不涉及核磁共振案例），确保读者不仅能操作设备、处理数据，更能深刻理解衍射现象背后的量子力学基础和晶体结构解析的逻辑链条。全书语言精确，逻辑严密，是结构化学研究人员必备的参考书目。

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我从这本书中感受到了作者对教学的热忱。它不仅仅是一本学术专著，更像是一位经验丰富的导师在循循善诱。书中对于一些关键概念的解释，都反复琢磨，力求做到清晰易懂。例如，在解释不同类型的核磁共振谱图时，作者会用多种角度进行阐释，并辅以大量的图例和对比分析，确保读者能够准确区分和理解。而且，书中还穿插了一些“小贴士”和“注意事项”，这些看似微小的细节，却能有效地帮助读者规避常见的学习误区，让学习过程更加顺畅。我个人认为，这种以学生为中心的教学理念，是这本书最宝贵的财富之一。

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这本书的知识覆盖面非常广阔，将核磁共振的原理与结构化学中的应用进行了全面而深入的结合。从原子核的自旋性质，到磁场与原子核的相互作用，再到谱图的产生和解析，作者都进行了细致的阐述。更令人惊叹的是，它将这些基本原理巧妙地应用于分子结构的确证、构象分析、动态过程研究等多个结构化学的关键领域。书中引用的大量实例，涵盖了小分子、多肽、蛋白质、核酸等各类物质，充分展现了核磁共振在结构化学研究中的普适性和强大威力。我感觉，这本书不仅仅是理论的讲解，更是一部结构化学研究方法的百科全书。

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这本书给我最直观的感受是它在细节上的打磨。比如，书中的术语解释部分，我随意翻看了一下，发现对每一个专业词汇都提供了相当详尽的背景介绍和演变过程，甚至有些地方还引用了相关的历史文献，这对于我这样一个非专业读者来说，无疑是极大的帮助。它没有直接抛出一个概念然后要求你接受，而是层层剥茧，让你明白这个概念是如何一步步形成的，以及它在科学发展史上的地位。我特别注意到，在介绍一些经典实验时，作者不仅仅是罗列步骤，还花了很大的篇幅去阐述实验设计的巧妙之处，以及实验结果对理论发展的推动作用。这种“知其然，更知其所以然”的叙述方式，让整个阅读过程充满了发现的乐趣。即使是一些我之前模糊了解的概念，通过这本书的解读，也变得清晰起来。这种严谨而又富有温度的讲解，让我觉得作者是一位真正热爱科学、并且善于沟通的学者，他不仅仅是在传授知识，更是在分享他对科学的理解和感悟。

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这本书的语言风格非常独特，既有科学的严谨性，又不乏文学的生动性。作者在处理一些枯燥的技术细节时，并没有使用生硬的专业术语堆砌，而是用通俗易懂的语言进行解释，甚至还穿插了一些形象的比喻，让原本抽象的概念变得生动有趣。我尤其喜欢它在描述实验原理时，那种仿佛身临其境的描绘，能够让你感受到科学家们在探索未知时的思考过程和逻辑推理。同时，书中对一些前沿技术的介绍，也充满了前瞻性和启发性，能够让你感受到核磁共振技术在未来发展中的巨大潜力。这种语言上的创新，使得这本书在众多学术著作中脱颖而出，成为一本既有深度又有温度的读物，能够吸引不同背景的读者。

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我被这本书在逻辑结构的安排上深深吸引。它不像许多同类书籍那样，将理论和应用割裂开来，而是通过一种非常流畅的叙事方式，将两者有机地融合在一起。例如，在介绍某个核磁共振谱图的解读方法时，作者会先回顾其背后的理论基础，然后立即展示一个具体的分子结构，并一步步地教你如何从谱图中提取出该结构的信息。这种“理论先行，应用跟进”的模式，让学习过程更加自然和高效。而且，每个章节之间的过渡也非常平滑，你不会觉得突然跳跃到了一个全新的话题，而是能够感受到知识的层层递进和相互关联。这种精心设计的章节结构，就像一条清晰的河流，引导着读者从源头（基本原理）一路蜿蜒流淌至大海（实际应用），让整个学习体验充满了连贯性和成就感。

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这本书的装帧设计倒是挺有意思的，封面采用了一种深邃的蓝色调，搭配上抽象的分子结构图案，给人一种既科学又充满艺术感的感觉。翻开扉页，纸张的质感也相当不错，厚实且带有一点微黄，闻起来有股淡淡的油墨香，让人觉得这是一本认真制作的书籍。我尤其欣赏它在排版上的用心，字体大小适中，行间距也恰到好处，即使是长篇幅的文字内容，阅读起来也不会感到疲惫。而且，书中穿插了一些精美的插图和图表，这些视觉元素不仅丰富了内容，也极大地增强了可读性，让一些复杂的概念更容易被理解。虽然我还没有深入研究书中的具体内容，但仅从外观和初步的翻阅来看，这本书的整体品质就足以让人对其内涵产生浓厚的兴趣。它不像有些技术书籍那样死板，而是透着一股严谨又不失灵动的设计感，仿佛在邀请读者一同探索未知的科学世界。这种对细节的关注，往往预示着作者在内容上也会同样一丝不苟。

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这本书在内容的组织上，给我一种“循序渐进，层层深入”的感受。它并非直接抛出复杂的理论，而是从最基本的概念开始，一步步地引导读者进入更深层次的理解。例如，在讲解核自旋的基本性质时，作者会先从原子核的结构讲起，然后引入量子力学的概念，再逐渐过渡到核磁矩和磁场相互作用。这种由浅入深的学习路径，极大地降低了学习门槛，让非专业背景的读者也能逐步掌握核心知识。我尤其欣赏它在章节结尾处设置的“思考题”和“拓展阅读”部分，这些内容能够帮助读者巩固所学，并进一步探索相关的知识领域，极大地提升了学习的主动性和深度。

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这本书的价值体现在它能够激发读者的批判性思维。作者在介绍核磁共振技术的同时，也对该技术的局限性和未来的发展方向进行了深入的探讨。它鼓励读者不仅要了解“是什么”，更要思考“为什么”以及“还能做什么”。书中对不同核磁共振方法的优缺点进行了客观的比较，并探讨了如何根据具体的科研问题选择最合适的技术。这种开放性的讨论，能够引导读者跳出书本的束缚，独立思考，形成自己的见解。我能够想象，这本书会激发许多新的研究思路和技术创新。

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这本书的理论深度和实践广度结合得相当到位。在探讨核心原理的时候，作者能够非常系统地从基础概念讲起，逐步深入到复杂的数学推导和物理模型。我注意到，书中对于量子力学和电磁学在核磁共振现象中的作用，有非常清晰的阐述，而且还引用了一些前沿的研究成果来佐证。更难得的是，在理论阐述之后，它并没有停滞不前，而是立即转向了在结构化学中的具体应用。从小的有机分子到复杂的生物大分子，它都详细地介绍了如何利用核磁共振技术来解析其结构，并提供了大量的案例分析。这些案例不仅具有代表性，而且都来源于真实的科研工作，这使得书中传递的知识更具实操性和指导意义。我能够想象，对于正在进行相关研究的科研人员来说，这本书无疑是一本宝贵的参考手册，能够帮助他们解决实际工作中遇到的难题，并激发新的研究思路。

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我对这本书提供的例证非常满意。它不仅仅是泛泛而谈，而是提供了大量具体、详实的实例来支撑其论点。无论是基础的拉莫尔进动，还是复杂的动态核极化效应，书中都通过精心设计的图示和数据分析，让读者能够直观地理解其原理。在应用部分，它更是将核磁共振在药物研发、材料科学、生物医学等领域的最新进展一一呈现，并对其中的关键技术和数据解读进行了深入的剖析。我注意到，书中引用了许多近期发表的高水平研究论文，这使得书中的内容具有很强的时效性和前沿性。对于希望了解核磁共振在各个领域最新动态的读者来说，这本书无疑是一本不可多得的宝藏。

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