Symmetry in Chemistry

Symmetry in Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Jaffe, Hans H./ Orchin, Milton
出品人:
页数:206
译者:
出版时间:2002-7
价格:$ 14.63
装帧:
isbn号码:9780486421810
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 对称性
  • 分子结构
  • 化学键
  • 光谱学
  • 量子化学
  • 晶体学
  • 群论
  • 物理化学
  • 无机化学
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具体描述

This book, devoted exclusively to symmetry in chemistry and developed in an essentially nonmathematical way, is a must for students and researchers. Topics include symmetry elements and operations, multiple symmetry operations, multiplication tables and point groups, group theory applications, and crystal symmetry. Extensive appendices provide useful tables. 1977 edition.

好的,以下是根据您的要求创作的一份详细图书简介,该书的主题是关于现代材料科学中一种新兴的自组装晶体结构,完全不涉及化学对称性主题: --- 《自适应晶格:下一代智能材料的结构、动力学与功能实现》 图书简介 《自适应晶格:下一代智能材料的结构、动力学与功能实现》 深入探索了近年来在凝聚态物理学和材料科学交叉领域中掀起革命性浪潮的一类新型结构——可变拓扑晶格(Variable-Topology Lattices, VTLs)。本书聚焦于描述这些材料如何通过外界刺激(如温度、光照、机械应力或电磁场)实现其内部原子或分子排列的动态重构,从而展现出宏观尺度上的新型功能特性。 本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事先进功能材料研发的科研人员提供一个全面且深入的理论框架和实验视角。我们不仅梳理了支撑VTLs行为的量子力学基础和统计物理模型,更着重分析了如何将这些动态结构转化为可控的、高性能的工程应用。 第一部分:理论基石与结构演化(Structure & Evolution) 本书的开篇奠定了理解自适应晶格所需的理论基础。我们摒弃了对传统刚性晶体结构的依赖,转而深入探讨非平衡态相变动力学在材料结构形成中的核心作用。 第一章:从周期性到拓扑可塑性 本章首先回顾了经典晶体学中对周期性势能场的描述,随后引入了“软势阱”和“动态势能面”的概念,用以解释原子或分子单元在低能耗状态下仍能维持一定程度的构象自由度。详细分析了非布朗运动的集体激发模式——如声子和磁振子——如何耦合到晶格的形变,以及这些耦合如何导致结构从有序到准有序的过渡。 第二章:激发响应机制的微观描述 本章聚焦于外部刺激如何诱导晶格的“记忆”和“重构”。我们详细阐述了四种主要的能量耦合路径: 1. 热力学耦合(Phonon-Driven): 分析了晶格振动模式的改变如何直接影响键长和键角,特别是对于那些具有亚稳态多晶型的材料。 2. 光子驱动(Photo-Induced States): 探讨了激发态电子的寿命、电荷转移复合物的形成,以及它们如何通过局域电荷密度波动来“软化”特定的晶格方向。 3. 机械应力响应(Mechano-Transduction): 深入研究了压电、压电电阻效应在纳米尺度上的非线性行为,引入了“应力梯度敏感性”模型,解释了材料如何沿特定方向表现出高或低的弹性模量。 4. 电磁场调控(Field-Mediated): 考察了偶极矩的定向排列以及离子迁移率在外部电场下的变化,尤其关注了介电响应的迟滞现象。 第三章:拓扑缺陷与功能梯度 在任何真实的晶格中,缺陷是不可避免的。本章将重点讨论拓扑缺陷(如位错、畴边界、空位簇)在VTLs中的角色。与传统材料中缺陷通常被视为性能劣化因素不同,在自适应晶格中,特定类型的缺陷可以作为“信息传递节点”或“激活中心”。我们提出了“可迁移拓扑缺陷链”的概念,用以解释材料如何实现其宏观尺度的形状记忆或相变传播。 第二部分:材料平台与功能范例(Platforms & Functionality) 本部分从理论走向实验,详细介绍了当前最前沿的几种VTLs材料体系,并剖析了它们如何利用其动态结构实现突破性的功能。 第四章:有机-无机杂化钙钛矿:动态离子与空位扩散 这一章专门讨论近年来备受关注的卤化物钙钛矿。重点分析了晶格中有机阳离子(如甲基铵或甲胛铵)的旋转自由度和卤素空位的快速扩散。通过结合固体核磁共振(Solid-State NMR)和中子散射技术的数据,我们揭示了这些材料在光照下的内部弛豫时间如何影响其光电转换效率。此外,还探讨了如何通过调控晶体颗粒的尺寸,来抑制或增强特定离子弛豫模式的活性,从而优化器件的长期稳定性。 第五章:金属有机框架(MOFs)与动态孔隙结构 MOFs以其极高的比表面积和可设计性著称,但其功能实现的关键在于“骨架柔性”。本章详细描述了如何通过改变配体或金属节点的几何构型,诱导MOFs产生“呼吸效应”(Breathing Effect)或“单晶-单晶相变”。我们重点分析了以下两个应用方向: 1. 分子筛分与吸附: 如何利用外部压力或温度触发孔径的精确收缩,实现对特定尺寸分子的“门控”分离。 2. 催化活性中心的动态暴露: 讨论了催化位点如何被“隐藏”在紧密的晶格中,仅在特定的化学环境刺激下才暴露出来,实现对反应的选择性控制。 第六章:形状记忆聚合物与动态交联网络 聚焦于高分子科学领域,本章探讨了具有动态共价键或可逆氢键网络的聚合物系统。我们深入分析了“固定化记忆态”和“可逆转换态”之间的热力学势垒。本章的核心在于对应力弛豫时间和玻璃化转变温度的精细调控,并展示了如何设计具有多重触发响应的智能涂层和自修复复合材料。 第三部分:先进表征与计算模拟(Characterization & Modeling) 要理解和设计动态晶格,必须依赖先进的实验技术和强大的计算工具。 第七章:时空分辨实验技术 本章详述了用于捕获晶格动态演化的关键实验方法: 超快X射线衍射(Ultrafast X-ray Diffraction): 如何在皮秒和飞秒尺度上捕捉到原子位移的“快照”。 同步辐射小角散射(SAXS/WAXS): 结合不同尺度的散射信息,重构出宏观形变背后的纳米级结构变化。 在位(In-situ)环境扫描透射电镜(STEM): 实时观察材料在加热、拉伸或光照下的实时微观形貌变化。 第八章:从密度泛函到分子动力学模拟 计算化学在预测VTLs行为方面发挥着不可替代的作用。本章详细介绍了如何利用第一性原理计算(DFT)来确定亚稳态的能量景观。随后,重点介绍了带耦合的分子动力学(Coupled MD)模拟方法,该方法能够同时处理电子激发和原子运动,是模拟光致晶格重构的理想工具。我们还讨论了如何利用机器学习势(Machine Learning Potentials)来克服传统势函数的计算瓶颈,从而实现对大尺寸、长时间尺度下晶格演化的有效模拟。 结论与展望 本书最后总结了VTLs领域的当前挑战,包括结构稳定性的预测、跨尺度耦合效应的量化,以及从实验室到工业化生产的规模放大问题。我们展望了自适应晶格在下一代传感器、高效能源存储以及生物医学器件中的广阔应用前景,强调了跨学科合作在推动这一领域发展中的重要性。 --- 本书特点: 理论与实践的紧密结合: 既提供了坚实的物理化学基础,也包含了大量真实的实验数据案例。 前沿性: 聚焦于21世纪材料科学中最具活力的研究方向之一。 深度分析: 强调结构动力学和功能响应之间的因果链条,而非简单的静态结构描述。

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读后感

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这本书,我必须说,完全颠覆了我对化学学习的固有印象。在翻开《Symmetry in Chemistry》之前,我对对称性的理解仅停留在小学时期的几何图形,比如圆形、方形,以及它们所带来的视觉上的和谐感。我从未想过,这个看似抽象的数学概念,竟然能如此深刻地、如此直观地解释和预测化学现象。作者以一种极其巧妙的方式,将抽象的群论概念,通过清晰的图示和生动的化学实例,一点点地剥开,让我这个非数学专业背景的读者也能逐渐领会其中的精妙。 书中的例子非常丰富,从简单的水分子、二氧化碳分子,到复杂的金属配合物和有机化学反应,无不展示了对称性的强大力量。我记得有一个章节,详细讲解了如何利用对称性判断分子的极性。在不知道对称性的情况下,我可能需要记忆很多规则,但掌握了对称性这个工具后,只需一眼扫过分子的结构,就能迅速得出结论,这种豁然开朗的感觉,真是令人兴奋。更让我惊叹的是,书里还探讨了如何利用对称性来理解光谱数据,比如红外光谱和拉曼光谱。这对我进行实验数据分析提供了全新的视角,让那些原本枯燥的谱图变得生动有趣,充满解读的可能性。 我特别喜欢作者在书中引入的“化学直觉”的培养。很多时候,化学反应的机理和产物的选择,都隐藏着深刻的对称性原理。通过这本书的学习,我发现自己开始能够在脑海中“看到”分子的对称性,进而预测化学反应的走向,甚至设计新的合成路线。这种能力的提升,让我感觉自己不仅仅是在学习知识,更是在培养一种解决问题的能力,一种对化学世界更深层次的洞察力。书中的一些概念,比如点群、不可约表示,一开始可能会让人望而却步,但作者层层递进的讲解,配合大量的练习题,让我在不知不觉中掌握了这些工具,并将其灵活运用到实际的化学问题中。 这本书给我带来的最深刻的体验,是它将化学的“美”具象化了。在《Symmetry in Chemistry》中,化学不再是冰冷枯燥的分子式和反应方程式,而是充满了秩序、和谐与优雅。每一个分子,每一个晶体,都在其结构的对称性中展现出一种独特的美感。作者通过精美的插图,将这些“看不见的”对称性可视化,让我能够真正欣赏到化学世界的内在逻辑和艺术性。这种审美上的愉悦,极大地激发了我进一步探索化学奥秘的兴趣,让我愿意花更多的时间去思考,去理解,去发现隐藏在化学现象背后的深刻原理。 总而言之,《Symmetry in Chemistry》是一本极具启发性的书籍。它不仅在知识层面上拓展了我的视野,更在思维方式上给了我巨大的影响。我曾经认为化学是一门需要大量记忆的学科,但这本书让我明白,理解对称性原理,能够事半功倍地掌握化学知识。它就像一把钥匙,为我打开了一扇通往化学更深层次理解的大门。我强烈推荐这本书给任何一位对化学感兴趣,希望提升化学理解能力,或是仅仅想从一个全新角度欣赏化学之美的读者。这本书绝对是一次值得投入时间和精力的学习体验。

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读完《Symmetry in Chemistry》之后,我感觉自己像是突然获得了某种“化学第六感”。以前,我对很多化学现象的理解,都建立在死记硬背的基础上,比如某个反应为什么会生成特定的产物,某个分子的稳定性为何如此等等。这本书的出现,彻底改变了我的学习方式。它让我明白,很多看似复杂的化学行为,背后都潜藏着对称性这一根本性的规律。作者并非直接抛出艰深的数学理论,而是巧妙地将群论的各个概念,如对称操作、点群、对称元素等,通过大量的化学实例,比如水分子的振动模式,氨分子的平面性,甚至更复杂的酶的活性位点,一步步地呈现在读者面前。 我尤其印象深刻的是书里关于分子轨道理论的阐述。在没有对称性这个视角之前,理解分子的电子结构和成键情况,总是感觉有些零散和模糊。但通过引入对称性,我们可以清晰地看到,哪些原子轨道可以组合形成哪些分子轨道,以及它们的能量高低和分布。这种基于对称性的分析,不仅解释了成键的本质,还为理解分子的光谱性质、化学反应活性提供了强有力的理论支撑。例如,利用对称性原则,我们可以预测哪些跃迁在紫外-可见光谱中是允许的,哪些是禁戒的,这对于光谱分析和化合物鉴定至关重要。 这本书的另一个亮点在于其严谨的逻辑性和层层递进的结构。从最基础的对称操作开始,逐步引入点群的概念,然后将点群应用于各种化学体系,并最终深入到更复杂的应用,如手性、色散力等。作者的讲解清晰易懂,即使是对于某些初次接触的理论概念,也能通过恰当的类比和图示,迅速掌握其核心思想。我曾经在学习化学时,对“手性”的概念感到十分困惑,认为它只是一个特殊的化学性质。但通过《Symmetry in Chemistry》,我才深刻理解到,手性本质上是缺乏对称性的体现,而对称性的缺失,直接导致了立体异构体的产生,并进而影响到其生物活性和药理作用。 更重要的是,这本书不仅仅停留在理论层面,它还提供了大量实际的例子,帮助我们理解这些抽象概念在现实化学世界中的应用。例如,书中对晶体结构的分析,就充分展示了三维对称性的重要性,以及它如何影响晶体的物理性质,如硬度、熔点和导电性。我开始意识到,对称性不仅仅是描述分子的工具,它更是理解宏观物质性质的根源。这种跨越微观与宏观的联系,让我对化学这门学科有了更宏大的认识。 总的来说,《Symmetry in Chemistry》是一本集理论深度、实践应用和启发性于一体的优秀教材。它以一种前所未有的方式,将化学与数学中的对称性完美地结合起来,为我提供了一个全新的视角来审视和理解化学现象。这本书的阅读体验,绝不仅仅是知识的获取,更是一种思维方式的转变。它让我更加善于从整体和结构上去分析问题,而不是仅仅纠结于细节。我真心认为,任何希望在化学领域有所建树的学生或研究者,都应该认真研读这本书。

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读完《Symmetry in Chemistry》,我感觉自己的化学“视力”一下子提升了好几个档次。之前,我看化学分子,总像是隔着一层纱,看到的是一个个孤立的原子和键,而现在,我能“看到”它们内部隐藏的精妙结构和运转规律。这本书的厉害之处,就在于它没有像很多教科书那样,上来就抛出让人晕头转向的数学公式,而是从一种非常“玩味”的视角切入,用最贴近生活的方式,来解释什么是对称性。 作者的讲解方式,就像是在和我玩一个“找不同”的游戏,只不过这个游戏的对象是分子。他会指出一个分子有哪些“不变”的地方,比如通过旋转,它会回到原来的样子;或者通过镜子,它能形成另一个完全一样的自己。这些“不变”的性质,就是对称性。然后,他再把这些“找不同”的技巧,巧妙地应用到化学分析中。我印象最深刻的是,书中用非常生动的图示,来展示水分子、甲烷分子等简单分子的对称性,并以此来解释它们的极性、振动模式等性质。这种“举一反三”的学习过程,让我觉得化学知识不再是死记硬背,而是可以通过逻辑推理和直观理解来掌握。 这本书的另一大特点是,它能够将抽象的化学理论,与具体的实验现象联系起来。比如,在讲解配位化学时,作者并没有仅仅罗列出各种配位化合物的结构,而是通过分析这些结构的对称性,来解释它们为什么会呈现出特定的颜色,为什么会表现出某些磁性。这种从对称性出发,推导实验现象的方式,让我觉得化学研究更加系统和有条理。它帮助我理解,很多我们肉眼看到的化学行为,其实都源于分子内部更深层次的对称性安排。 而且,《Symmetry in Chemistry》非常注重培养读者的“化学直觉”。很多时候,一些复杂的化学反应,其最终产物的选择,都与反应过程中分子的对称性变化息息相关。这本书通过大量的例子,展示了如何利用对称性来预测反应的可能性,以及反应的立体化学。这让我感觉自己不再是被动地学习化学反应,而是能够主动地去“设计”和“预测”化学反应。这种能力的提升,对于任何希望深入研究化学的学生来说,都是至关重要的。 总而言之,这本书就像是一次关于化学的“探险”。它带领我走出了一些固有的思维模式,让我看到了化学背后更深层次的逻辑和美学。它不仅仅是一本传授知识的书,更是一本能够启迪思维,提升学习能力的宝藏。我强烈推荐这本书给所有对化学感兴趣,希望从一个全新、更深刻的角度去理解化学世界的读者。这本书,绝对会让你对化学有全新的认识。

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我必须要说,《Symmetry in Chemistry》这本书,简直就像一本化学界的“孙子兵法”。它不是那种一上来就告诉你“怎么做”的书,而是教你“为什么这么做”的智慧。在我拿到这本书之前,我对化学的很多概念,都感觉像是零散的碎片,虽然知道一些规矩,但总觉得缺乏一个贯穿始终的逻辑主线。这本书的出现,就像是在我的脑海中建立起了一张精确的坐标系,所有的化学现象,似乎都能在这个坐标系中找到它们的位置和意义。 作者最让我惊叹的地方,在于他能够将那些听起来非常“硬核”的数学概念,比如群论、点群、表示论等等,用一种极其平易近人的方式呈现出来。他不会一开始就给你一大堆公式,而是从生活中最常见的对称现象入手,比如镜子里的倒影、风车转动时的轨迹、甚至一个雪花的形状,来让你体会什么是“对称操作”,什么是“对称元素”。这些日常的例子,就像是打开了一扇扇小窗户,让我对即将接触到的化学概念有了一个模糊但直观的认识,一点点地消除了我对数学在化学中应用的恐惧感。 然后,作者就开始将这些“游戏规则”巧妙地应用到化学世界。我记得有一个章节,讲的是如何利用分子的对称性来判断它的红外光谱和拉曼光谱。以前,我看到那些复杂的谱图,总是感觉无从下手,只能依靠经验去对照。但通过这本书,我学会了如何根据分子的对称性来预测哪些振动模式是活跃的,哪些是禁戒的。这种“预测”能力,让我感觉自己不再是被动地解读数据,而是能够主动地去理解数据背后隐藏的物理意义。这种成就感,是任何枯燥的记忆都无法比拟的。 这本书的价值,并不仅仅停留在理论层面。它还为解决实际的化学问题提供了强大的工具。例如,在有机合成领域,对称性原理可以帮助我们预测反应的选择性,优化反应条件,甚至设计出全新的合成策略。在材料科学领域,分子的对称性更是直接影响着晶体的堆积方式,进而决定了材料的宏观性质。作者通过大量的实例,将这些理论与实践紧密地联系起来,让我看到了对称性在化学研究中的普遍性和重要性。 总而言之,《Symmetry in Chemistry》是一本真正能够“点石成金”的书。它不仅仅是教授知识,更是在培养一种深刻的洞察力。它让我明白,化学并非一门杂乱无章的学科,而是充满了内在的逻辑和优雅的秩序。这本书的阅读过程,就是一次智识的冒险,一次对化学世界美学的探索。我强烈建议任何想要在化学领域有所突破,或者仅仅是对化学充满好奇的读者,都应该花时间去细细品味这本书。

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在翻阅《Symmetry in Chemistry》的过程中,我最大的感受就是,原来化学可以如此“有章法”和“有逻辑”。我一直以为,化学研究更多的是经验和实验的积累,以及一些相对固定的反应规则。但这本书,以一种我从未想过的方式,将抽象的数学概念——对称性,巧妙地融入到对化学世界的理解之中。作者并非一开始就抛出那些令人头疼的群论符号,而是从最直观的对称元素(如对称轴、对称面、对称中心)入手,通过各种生活中的例子,比如一张扑克牌、一个花瓶、甚至我们自己的身体,来解释这些概念。 当这些概念被应用到化学分子时,我的理解才真正开始发生质变。我发现,原来一个分子的形状、它的极性、它的光谱性质,甚至它能否参与某种特定的化学反应,都与它内部的对称性有着千丝万缕的联系。书中有大量的图示,将抽象的分子结构与它们所拥有的对称元素清晰地对应起来,这让我能够非常直观地“看到”分子的对称性。例如,作者讲解二氧化碳分子时,并没有仅仅列出它的线性结构,而是通过展示其拥有的对称轴和对称面,来解释它为何是非极性的。这种通过对称性来解释性质的方式,比我之前死记硬背的知识点,要深刻和易于理解得多。 这本书对我最大的启发在于,它让我开始培养一种“全局观”和“结构性”的思维模式。在学习化学时,我们常常会关注单个的原子、单个的键,但对称性原理却要求我们从整体上去审视整个分子或整个体系。例如,在讨论配位化学时,通过理解中心金属离子和配位原子所形成的配合物的对称性,我们就能预测其几何构型,以及由此带来的电子和光谱性质。这种从宏观对称性出发,推导微观性质的逻辑,让我觉得化学分析变得更加系统和高效。 书中对化学反应机理的分析,更是让我大开眼界。许多看似复杂的反应,在对称性的框架下,都能找到清晰的解释。例如,对消旋体形成和分离的理解,以及对光化学反应选择性的解释,都离不开对称性原理的指导。作者通过一系列精心设计的例子,展示了如何利用对称性来判断反应的立体化学,预测产物的生成比例,甚至指导实验设计。这让我感觉自己不再是被动地接受化学知识,而是能够主动地去分析和解决化学问题。 总的来说,《Symmetry in Chemistry》是一本非常“解渴”的书。它解决了我在化学学习过程中长期存在的许多模糊和疑惑。它不仅仅是一本化学教材,更是一本思维启蒙书。它让我明白,理解对称性,就是理解化学世界内在的秩序和美感。我强烈推荐这本书给所有对化学抱有好奇心,想要深入理解化学本质的读者。这本书,绝对是你化学学习道路上的一位不可多得的良师益友。

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