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出版者:Macmillan

作者:Jerry March

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1979

价格:0

装帧:Unknown Binding

isbn号码:9780023758607

丛书系列:

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《量子化学导论：从薛定谔方程到分子结构》 第一部分：量子力学的基石与抽象概念的建立 本书旨在为读者构建一个坚实而深入的量子化学基础，内容涵盖了理解微观世界运行规律所需的所有核心理论框架和数学工具。我们摒弃了对经典物理概念的过度依赖，直接从量子力学的基本公设出发，引导读者领略物质在原子和分子尺度上行为的内在逻辑。 第一章：波动力学的重述与数学准备 本章首先回顾了傅立叶分析在处理周期性波函数中的重要性，并详细介绍了希尔伯特空间的概念及其在量子力学中的抽象地位。我们将深入探讨线性算符、本征值问题以及狄拉克符号体系（Bra-Ket Notation）的严谨构造。重点解析了为什么波函数 $Psi$ 的模方 $|Psi|^2$ 必须被解释为概率密度，并引入了归一化和正交性的严格要求。我们不会停留在简单的数学操作层面，而是深入分析了算符的厄米性（Hermiticity）与可观测量的物理实在性之间的深刻联系。 第二章：薛定谔方程的精确求解与氢原子 本书的核心内容之一是薛定谔方程（Time-Independent Schrödinger Equation,TISE）。我们首先推导了适用于保守系统的哈密顿算符，并讨论了其在不同坐标系（球坐标系尤为关键）下的表达形式。对于最基础且最重要的模型——氢原子——我们进行了详尽的解析求解。读者将跟随详细的步骤，理解分离变量法如何将偏微分方程转化为一系列常微分方程（勒让德方程和拉盖尔方程）。本章的重点在于对量子数（$n, l, m_l$）的物理意义的透彻阐释，特别是角动量算符的对易关系如何直接决定了电子云的球谐函数形状——$Y_{l, m_l}( heta, phi)$。 第三章：全同粒子原理与泡利不相容原理 在处理多电子系统之前，必须确立粒子对称性的原则。本章全面阐述了费米子和玻色子的概念，并严格推导了全同粒子系统的波函数必须满足的对称性或反对称性要求。泡利不相容原理被提升到基本原理的高度，解析了它如何直接导致了电子的自旋（Spin）概念的引入，以及自旋算符 $hat{S}_x, hat{S}_y, hat{S}_z$ 及其本征值的确定。我们还会介绍斯莱特行列式（Slater Determinant）作为构建多电子波函数的基本工具。 第二部分：近似方法与分子结构 在引入了精确求解的限制性后，本书转向了实际化学问题中不可或缺的近似计算方法。 第四章：时间无关微扰理论与基态修正 对于无法解析求解的复杂系统（如包含电子间相互作用的真实原子或分子），微扰理论是不可或缺的工具。本章详细介绍了非简并和简并情况下的时间无关微扰理论的迭代公式。我们将展示如何使用零阶波函数来计算一阶能量修正和二阶能量修正，并探讨微扰理论的收敛性限制。具体的应用案例将包括微小外电场或磁场对原子能级的微小影响。 第五章：变分法与尝试波函数的优化 变分原理（Variational Principle）是量子化学中最强大的近似工具之一，它保证了任何试函数给出的能量预期值都是真实基态能量的上限。本章将重点讨论如何构造合理的试函数——特别是引入变分参数（如有效核电荷 $Z_{eff}$）。我们会详细分析变分法在求解氦原子基态能量中的应用，解析有效核电荷概念的物理意义及其局限性。 第六章：自洽场理论（SCF）与 Hartree-Fock 方法 Hartree-Fock (HF) 方法是现代量子化学计算的基石。本章将 HF 方法视为一个迭代的变分过程。我们首先定义了 Fock 算符，它包含了平均场近似下的电子-电子排斥项，以及关键的交换算符（Exchange Operator）。本章的重点是自洽迭代循环（Self-Consistent Field Iteration）的完整流程，包括初始猜测、构造 Fock 矩阵、求解 Roothaan 方程（针对分子轨道，而非原子轨道）以及能量收敛性的判断。我们将清晰区分轨道能量（Koopmans 定理）与总电子能量的差异。 第三部分：分子轨道理论与电子结构 第七章：分子轨道理论与 LCAO 近似 本章将 HF 理论应用于分子系统，核心是线性组合分子轨道（LCAO-MO）近似。我们详细推导了如何从原子轨道基函数构建分子轨道，并阐述了轨道定域性与离域性的物理图像。本章将分析 Born-Oppenheimer 近似在将电子运动与核运动分离中的作用，以及由此产生的分子哈密顿量。重点讨论了分子轨道的对称性（$sigma, pi, delta$）如何与分子点群对称性相关联。 第八章：分子光谱与激发态 量子化学不仅描述基态，也描述电子激发。本章将讨论从 HF 理论过渡到激发态理论的方法，主要是时间依赖微扰理论和简化但重要的考察——一级激发态的描述。我们将运用激发态概念解释紫外-可见吸收光谱的起源，并讨论振动和转动能级对总能级结构的贡献，解析分子光谱的精细结构。 第九章：电子相关能与后 HF 方法概述 HF 方法忽略了电子间的瞬时关联运动，这一缺失的能量被称为电子相关能。本章作为对 HF 方法局限性的总结，将简要介绍处理电子相关能的高级方法： 1. Møller-Plesset 微扰理论（MP2, MP4）：介绍如何利用激发态微扰理论来系统地恢复相关能。 2. 组态相互作用（CI）方法：解释如何通过包含高阶激发态配置（CIS, CISD）来更精确地描述电子结构，并讨论完全 CI 的精确性与计算成本之间的矛盾。 3. 耦合簇理论（Coupled Cluster, CC）：作为当前精度最高的量子化学方法之一，我们将简要介绍指数算符的构建及其在精确描述电子相关性方面的优势。 通过对这些层次的深入剖析，读者将不仅掌握量子化学的基本计算工具，更能理解不同计算方法之间的理论联系、各自的优势与局限性，从而能够批判性地选择和解释复杂的电子结构计算结果。本书的结构设计旨在实现从抽象数学原理到具体化学应用的无缝过渡。

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老实说，我购买很多化学教材都带着一种“不得不为之”的心态，但这本书的装帧设计和排版风格，着实让人眼前一亮，它有一种低调的奢华感。从纸张的触感，到油墨的均匀度，无不体现出出版方对细节的极致追求。然而，更重要的是，这种对“美学”的重视，体现在了对信息呈现的优化上。本书的章节划分逻辑清晰得令人赞叹，每部分的过渡都经过了深思熟虑。它不像某些教材那样，前一秒还在讲酸碱滴定，后一秒就跳跃到核磁共振波谱的解读，让人感到突兀。这本书通过设置巧妙的“桥接段落”和“知识模块回顾”，确保了知识的线性流动。特别是那些历史背景的插入，比如某个关键实验的发现过程，不仅丰富了阅读趣味，更重要的是，它赋予了冰冷的定律以“人情味”和历史的重量。阅读体验上，它有效地避免了视觉疲劳。大片的留白恰到好处，图表清晰，字体选择典雅而不失辨识度，即便是长时间的阅读，眼睛的负担也相对较小。坦白讲，光是抱着它在咖啡馆里阅读，都能收获不少好奇的目光，因为它看起来不像一本教科书，更像是一本精心制作的科学普及读物，只是内涵的密度远超一般读物。

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翻开这本《General Chemistry》，我立刻被它那种近乎“硬核”的深度所震撼，这绝不是市面上那些迎合初学者的“入门级”读物所能比拟的。它毫不留情地深入到化学的本质层面，对于那些已经掌握了基础概念，渴望更深层次理解的进阶学习者而言，这本书简直是如获至宝。比如，在讨论过渡金属的配位化学时，作者没有满足于仅仅介绍晶体场理论，而是追溯了其理论基础的演变，甚至探讨了不同场强配体对d轨道分裂能的微观影响机制，引用了大量的计算化学模型来佐证观点。这种对知识链条的完整梳理，使得整个化学体系的逻辑性变得无比清晰。我特别欣赏它在方法论上的严谨性。书中对实验误差分析和数据处理的要求极高，几乎是按照研究生级别的标准来要求读者进行思考。它不仅仅告诉你“结果是什么”，更重要的是“我们如何确定这个结果是可信的”。阅读过程中，我感觉自己不是在一个被动地吸收知识，而是在参与一场高水平的学术对话。书中的参考文献列表也异常丰富，涵盖了许多经典文献和最新的研究进展，这为我后续的自主深入研究提供了坚实的跳板。总而言之，如果你需要的不是一本填充时间的读物，而是一本能够真正挑战你的思维深度、带你领略现代化学前沿风貌的工具书，那么这本书的价值无可替代。

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这本书在处理现代化学热点问题上的前瞻性和敏锐度，是我认为它超越了许多传统教材的关键所在。当许多教材还在为如何解释布朗运动而煞费苦心时，《General Chemistry》已经将纳米材料的自组装过程，以及环境化学中的催化转化路径，作为核心的案例来讲解基本的化学动力学和热力学原理。它并没有将这些高深的内容视为选修章节，而是将其有机地编织进了基础概念的讲解之中。比如，在讲解氧化还原反应时，它引入了锂离子电池的充放电机制作为最直观的应用实例，解释了电势差的宏观体现与微观电子转移过程的紧密联系。这种与时俱进的教学思路，极大地提升了教材的实用价值和学生的学习兴趣。它不仅仅是在教授过去被发现的知识，更是在培养学生用化学思维去分析和解决当下世界面临的挑战的能力。每次读到这些前沿案例，我都会被激励去思考：“我的专业领域还能如何应用这些基础化学原理？”它成功地将“基础”与“前沿”之间的鸿沟架设成一座坚实的桥梁，使得学习过程充满了面向未来的驱动力。

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这本《General Chemistry》的出现，简直像是一场教科书领域的革命。我通常对这种基础学科的读物抱持着一种敬而远之的态度，总觉得它们晦涩难懂，充斥着密密麻麻的公式和干巴巴的理论。然而，这本书彻底颠覆了我的固有印象。它不像某些教材那样，把知识点堆砌起来后就撒手不管，而是真正地将抽象的化学概念“人格化”了。作者的叙述口吻极其亲切，仿佛邻座的学霸正在耐心地为你讲解那些让你头疼不已的量子数和热力学定律。举个例子，书中解释平衡常数时，它没有直接抛出一个复杂的数学表达式，而是用了一个生动的比喻——一个拥挤的派对，客人在“来”和“走”之间达到了一种微妙的动态平衡。这种将复杂问题拆解成日常经验的能力，极大地降低了学习门槛。更令人称赞的是其配图和案例研究。那些三维分子结构图的渲染质量高得惊人，即便是我这个对空间想象力不太自信的人，也能清晰地看到电子云的分布和键角的细微差别。每次读完一个章节，总有一种“原来如此”的豁然开朗感，而不是“我好像看了一堆天书”的挫败感。对于那些想重拾高中化学知识的成年人，或者初次接触这门学科的学生来说，这本书无疑是一剂良方，它没有牺牲严谨性，却在易读性上做到了极致的平衡，让人愿意主动拿起书本，而不是被动地应付考试。

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如果说有什么可以稍微挑剔的地方，那可能在于这本书的篇幅确实过于庞大，对于时间紧张的非专业人士来说，可能需要极强的自制力才能完整地研读下来。它不是那种可以快速翻阅并获取摘要的资料集，它要求你投入时间，沉浸其中，如同与一位学识渊博的导师进行漫长的深度对话。但话说回来，这种“厚重”恰恰是其价值的体现。它涵盖的广度几乎无懈可击，从原子结构的基础模型到复杂的有机反应机理，再到宏观的相图分析，似乎没有哪个核心领域被轻易放过。我尤其欣赏它在数学推导的严谨性与教学的启发性之间达到的平衡。很多地方，作者会先给出结论，然后引导读者逐步推导出数学关系，这种“先有目标，再寻路径”的方式，比那种上来就丢公式的教学法有效得多。它教会我的不仅仅是化学知识，更是一种严谨的、结构化的科学研究方法论。尽管阅读过程需要专注，但每当完成一个复杂的专题学习，那种知识体系被构建完整的成就感，是其他轻量级读物无法给予的。这本书，值得放在书架上，并被反复翻阅和参考。

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