Quantum Chemistry & Spectroscopy (2nd Edition) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Thomas Engel

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2009-04-27

价格:USD 93.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780321615046

丛书系列:

图书标签:

量子化学
光谱学
化学物理
分子结构
量子力学
计算化学
原子物理
分子光谱
化学教育
理论化学

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具体描述

This full-color, modern physical chemistry reference offers compelling applications and arresting illustrations that capture readers' attention and demonstrate the dynamic nature of the subject. The authors focus on core topics of physical chemistry, presented within a modern framework of applications. Modern applications are drawn from biology, environmental science, and material science. Spectroscopy applications are introduced early in concert with theory; for example, IR and rotational spectroscopy are discussed immediately after the harmonic oscillator and the rigid rotar. Modern research is featured throughout, along with new developments in the field such as scanning tunneling microscopy, bandgap engineering, quantum wells, teleportation, and quantum computing.

From Classical to Quantum Mechanics; The Schrödinger Equation; The Quantum Mechanical Postulates; Using Quantum Mechanics on Simple Systems; The Particle in the Box and the Real World; Commuting and Noncommuting Operators and the Surprising Consequences; A Quantum Mechanical Model for the Vibration and Rotation of Mole; The Vibrational and Rotational Spectroscopy of Diatomic Molecules; The Hydrogen Atom; Many-Electron Atoms; Quantum States for Many-electron Atoms and Atomic Spectroscopy; The Chemical Bond in Diatomic Molecules; Molecular Structure and Energy Levels for Polyatomic Molecules; Electronic Spectroscopy; Computational Chemistry; Molecular Symmetry; Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy.

A useful reference for chemistry professionals.

量子化学与光谱学（第二版）内容概述《量子化学与光谱学（第二版）》是一本全面深入探讨化学领域核心理论与实验技术的权威著作。本书旨在为化学、物理学、材料科学以及相关领域的研究生和高年级本科生提供坚实的理论基础和清晰的实践指导。通过融合量子化学的严谨数学框架与光谱学的强大实验分析能力，本书揭示了微观世界中物质的结构、性质以及相互作用的根本原理。第一部分：量子化学基础本书的开篇部分精心构建了量子化学的理论基石，从经典物理学的局限性出发，逐步引入量子力学这一描述微观粒子行为的革命性理论。波粒二象性与不确定性原理：深入阐述了微观粒子（如电子、光子）同时具有波动和粒子特性的奇特性质，并引入了海森堡不确定性原理，强调了测量精度与信息获取的根本限制。这部分内容将通过经典的实验案例（如双缝干涉实验、光电效应）进行生动解释。薛定谔方程及其意义：详细介绍了量子化学中最核心的数学工具——薛定谔方程。我们将探讨其形式、解的物理意义，以及如何利用它来描述原子和分子的状态。对于不同形式的薛定谔方程（时间无关与时间相关）将进行区分和解释。量子力学基本假设与算符：系统梳理了量子力学的五大基本假设，包括状态叠加原理、可观测量及其对应的算符、测量结果的概率解释、波函数演化等。读者将熟悉各种重要的量子力学算符，如能量算符、动量算符、角动量算符等，并理解它们在描述物理量时所扮演的角色。一维与三维系统应用：通过求解常见的一维和三维量子体系的薛定谔方程，如“粒子在盒子中”、“简谐振子”和“氢原子”，读者将直观地理解量子化能级、原子轨道形状和能量的由来。特别是对氢原子的深入分析，将为理解多电子原子和分子奠定基础。多电子原子与近似方法：面对多电子原子时，精确求解薛定谔方程的困难，本书将引入一系列重要的近似方法。斯莱特行列式的概念将被详细解释，以满足电子全同性和泡利不相容原理的要求。平均场近似（如Hartree-Fock方法）将作为理解电子之间相互作用的初步尝试，并讨论其局限性。分子轨道理论：将量子化学的视角从原子扩展到分子。线性组合原子轨道（LCAO）方法将作为构建分子轨道的基本手段。本书将深入讲解sigma（σ）键和pi（π）键的形成，解释分子轨道能级图的绘制，以及如何利用分子轨道理论预测分子的键级、磁性和稳定性。电子相关理论（进阶）：考虑到Hartree-Fock方法忽略了电子之间的瞬时库仑排斥，本书将介绍更高级的电子相关理论，如组态相互作用（CI）和微扰理论（MPn）。这部分内容将为理解更精确的电子结构计算提供理论依据。密度泛函理论（DFT）：鉴于其在实际计算中的广泛应用和高效性，本书将专门辟章节介绍密度泛函理论。将阐述 Hohenberg-Kohn 定理，详细介绍 Kohn-Sham 方程，并讨论不同泛函（LDA, GGA, hybrids）的特点和适用范围。第二部分：光谱学原理与应用在坚实的量子化学基础上，本书转向光谱学这一至关重要的实验技术，揭示其如何为探测和理解物质的微观结构提供直接证据。电磁光谱的普适性：介绍了电磁波谱的广阔范围，从射电波到伽马射线，并解释了不同区域的电磁波与物质相互作用的特点。读者将了解频率、波长、能量之间的关系，以及它们在光谱分析中的重要性。分子与电磁辐射的相互作用：详细阐述了分子如何与光子发生相互作用，包括吸收、发射和散射。关键概念如跃迁偶极矩将贯穿始终，解释为何某些跃迁是允许的，而另一些则是禁戒的。转动光谱：重点介绍微波光谱。读者将理解刚性转子模型，并学会如何从转动光谱的谱线间隔推断出分子的转动惯量，进而计算出键长等结构参数。非刚性转子和离心畸变效应也将被提及。振动光谱（红外与拉曼）：深入分析红外（IR）和拉曼光谱。将探讨简谐振子模型，解释简正振动模式的计数和分类。读者将学会如何从红外和拉曼光谱分析官能团、确定分子对称性，并理解红外和拉曼光谱的互补性。电子光谱（紫外-可见）：重点讲解紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱。将分析电子在分子轨道间的跃迁，解释吸收光谱与分子结构、共轭体系、发色团之间的关系。Lambert-Beer 定律及其在定量分析中的应用也将被详述。核磁共振（NMR）光谱：这是本书中最为详尽介绍的光谱技术之一。将从核自旋量子力学出发，解释核磁共振的基本原理，包括化学位移、自旋-自旋耦合和积分面积。各种类型的 NMR（¹H NMR, ¹³C NMR, 2D NMR）的应用将通过大量实例展示，用于解析有机分子的结构。质谱（MS）：介绍了质谱作为一种确定分子量和推断分子式的重要技术。读者将了解质谱仪的工作原理，包括离子化（如 EI, ESI）、质量分析和检测。碎片化模式的分析也将作为推断分子结构的关键手段。光谱学与其他技术联用：强调了光谱学与其他分析技术的联用（如 GC-MS, LC-MS, 联用红外光谱和拉曼光谱）如何提供更全面、更精确的分子信息。高分辨光谱技术：简要介绍了一些更高级或特定应用的光谱技术，如X射线光电子能谱（XPS）用于表面化学分析，荧光光谱用于灵敏检测和动力学研究，圆二色谱（CD）用于手性分子研究等。第三部分：量子化学计算在光谱学中的应用本书的第三部分将量子化学计算方法与光谱学实验紧密结合，展示了理论预测如何指导实验解释，以及如何通过计算来模拟和理解光谱现象。从量子化学计算到光谱预测：详细说明如何利用量子化学计算软件（如 Gaussian, NWChem, ORCA 等）计算分子的几何结构、能量、电荷分布、偶极矩等。振动频率计算与红外/拉曼光谱预测：解释如何通过计算分子的力常数矩阵，求解振动方程，得到各简正振动的频率。将对比计算频率与实验红外/拉曼光谱，讨论峰强度和峰位的对应关系，以及如何通过计算来指认实验谱图中的振动模式。电子跃迁计算与紫外-可见光谱预测：介绍如何利用计算方法（如 TD-DFT）计算分子的电子激发态能级和跃迁偶极矩，从而预测紫外-可见吸收光谱的吸收峰位置和摩尔吸光系数。 NMR 化学位移与耦合常数计算：阐述如何利用量子化学方法计算 NMR 的化学位移张量和偶合张量，并将其与实验值进行对比，以辅助结构解析。计算化学在光谱解析中的作用：总结了计算化学在光谱学研究中的强大作用，包括：a) 辅助结构确证：通过计算预测的光谱参数与实验值比对，有力地支持或排除特定的结构假设。b) 理解光谱现象：深入解释光谱峰的来源、强度变化的原因，以及非实验可直接测量的性质（如激发态结构）。c) 预测未知分子光谱：在合成未知化合物之前，利用计算预测其可能的光谱特征，为实验合成和表征提供指引。d) 优化实验条件：计算结果可以为实验条件的优化提供理论依据。结论《量子化学与光谱学（第二版）》以其严谨的理论体系、丰富的实验内容以及前沿的计算方法，为读者提供了一个全面而深入的化学世界观。本书不仅是学习量子化学和光谱学知识的宝贵教材，更是从事现代化学研究不可或缺的参考工具。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解物质的微观本质，并掌握运用理论与实验相结合解决化学问题的能力。