群论在化学中的应用 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:涂华民

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2014-2

价格:49.00元

装帧:平装

isbn号码:9787122193070

丛书系列:

图书标签:

化学
群论
理论化学
群论
化学
数学
物理化学
分子对称性
量子化学
晶体学
配位化学
光谱学
理论化学

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具体描述

书籍名称：群论在化学中的应用图书简介本书旨在为化学领域的读者提供一个全面、深入且实用的视角，探讨群论这一强大的数学工具如何在现代化学研究中发挥核心作用。本书的结构力求严谨，内容涵盖基础理论到前沿应用，力求搭建起抽象数学与具体化学现象之间的坚实桥梁。全书共分为六个主要部分，层层递进，确保即便是初次接触群论的化学专业人士也能逐步掌握其精髓。第一部分：群论基础与数学准备本部分是全书的基石，着重于建立读者对群论基本概念的清晰理解。我们从集合论和代数结构的基本概念入手，定义了群（Group）的四个基本公理，并详细阐述了子群、陪集、同态与同构等核心概念。在数学准备方面，我们专门辟出章节讲解了矩阵代数在群论表示中的关键作用，包括特征值、特征向量的计算方法，这对于后续理解不可约表示至关重要。特别强调的是，我们深入讨论了“对称性”这一物理化学的核心概念，并将其与群论的抽象结构联系起来。通过大量生动易懂的实例，如几何图形的对称操作，读者可以直观地理解抽象的群元素如何对应于具体的分子对称操作。这一部分的详尽讨论，为后续在分子轨道理论和光谱学中的应用打下坚实的理论基础。第二部分：点群的分类与操作本部分将理论引入具体的化学实体——分子。我们详细介绍了如何确定一个分子的点群（Point Group）。首先，我们系统地介绍了晶体学中定义的所有基本对称元素：恒等元（E）、转动轴（$C_n$）、反射面（$sigma$）、反演中心（i）和旋转-反射轴（$S_n$）。接着，本书按照施瓦斯（Schönflies）符号，系统地分类并描述了所有主要的分子点群。这包括了高度对称群（如 $T_d, O_h, I_h$）、圆柱对称群（如 $C_{infty v}, D_{infty h}$）以及更为常见的低对称性群（如 $C_s, C_{2v}, D_{2h}$）。对于每一个重要的点群，本书都提供了详细的对称操作列表，并要求读者亲手绘制出这些操作对分子坐标的变换。第三部分：表示论的核心：不可约表示与特征标这是全书理论性最强，同时也是应用价值最高的部分之一。我们在此部分详细介绍了群表示（Representation）的概念，特别是如何从矩阵的角度来描述对称操作。本书的核心在于讲解“可约表示”如何分解为其“不可约表示”（Irreducible Representations, Irreps）的线性组合。我们重点阐述了“正交性定理”及其在化学应用中的巨大威力。通过对特征标表（Character Table）的深入剖析，读者将学会如何直接从表中读取关键信息，而无需进行繁琐的矩阵计算。特征标表被视为群论在化学中的“操作手册”，本书详细解释了表中每一列、每一行的物理和数学含义，包括维度、基函数的对称性指示等。第四部分：分子轨道理论与电子结构计算本部分是群论在量子化学中应用的集中展示。我们利用不可约表示来构建分子轨道理论中的对称性限制。 A. 分子轨道（MO）的构造：我们详细演示了如何利用“投影算符法”或直接基于特征标表的方法，从原子轨道（Atomic Orbitals, AOs）构建出具有特定对称性的分子轨道（Molecular Orbitals, MOs）。对于水分子（$C_{2v}$）、甲烷（$T_d$）和苯（$D_{6h}$）等经典案例，我们给出了从头到尾的完整对称性分析过程，清晰展示了哪些AOs可以组合成 $sigma$ 键，哪些可以形成 $pi$ 键。 B. 电子排布与稳定性：群论对称性分析有效地限制了哈密顿量矩阵的结构，极大地简化了电子能级和轨道能量的计算。我们讨论了简并态的出现及其在光谱中的体现，并解释了为什么某些分子构型（如 Jahn-Teller 效应）在能量上是不稳定的。第五部分：光谱学中的应用群论是解释分子振动和电子跃迁选择定则的唯一数学工具。本部分集中讨论了群论如何指导实验数据的解释。 A. 红外与拉曼光谱：我们解释了振动模式的分类。通过将分子的所有 $3N-6$ (或 $3N-5$) 个振动自由度分解为特定点群下的不可约表示，我们可以精确预测哪些振动模式是红外活性的（由平移和转动矢量决定），哪些是拉曼活性的（由二次项决定）。选择定则（Selection Rules）的推导过程，清晰地展示了群论如何“禁止”或“允许”特定的吸收或散射过程。 B. 电子光谱（UV-Vis）：本书将群论扩展到描述电子激发。我们分析了跃迁的对称性，并利用“直接积规则”（Direct Product Rule）来确定电子跃迁是否是允许的。对于配位化合物（如八面体或四面体金属配合物），我们利用群论来解释晶体场分裂能级（d轨道分裂）的形成和这些能级之间的电子跃迁行为，这是理解配位化合物颜色的关键。第六部分：固体物理与晶体学简介虽然本书核心聚焦于分子化学，但为拓展视野，本部分简要介绍了群论在固体化学和材料科学中的应用。我们引入了空间群（Space Group）的概念，讨论了布拉维点阵（Bravais Lattices）的分类，以及费米能带理论中布里渊区（Brillouin Zone）的对称性。这部分内容展示了群论的普适性，即它可以从单个分子扩展到无限周期性的晶体结构中，用于描述电子在周期势场中的行为。总结本书的编写理念是“从实践中提取理论，用理论指导实践”。我们避免了纯粹的数学推导，而是专注于将群论的工具性、预测性和解释性价值最大化。通过大量的化学实例和逐步深入的分析过程，本书旨在帮助化学研究人员和高年级学生，将群论从一门抽象的数学课程，转变为解决复杂化学问题时不可或缺的实用工具。掌握本书内容后，读者将能够自信地对任何给定分子或晶体的对称性进行全面分析，并解读相关的光谱和电子结构数据。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

哇，最近读了一本关于拓扑学在材料科学中应用的著作，简直是打开了新世界的大门！这本书的叙事风格非常严谨，但又不失趣味性，作者似乎有一种魔力，能把那些复杂的数学概念和抽象的物理图像连接起来。我特别欣赏它在介绍布拉维晶格和空间群时的那种循序渐进的方式。一开始，你会觉得那些群论符号让人头疼，但随着章节的推进，你会发现它们是如何精确地描述和预测晶体的宏观性质的，比如导电性、光学响应等等。作者没有满足于仅仅罗列公式，而是花了大量的篇幅去解释“为什么”需要这些数学工具，这种深度解读让人受益匪浅。尤其是关于拓扑绝缘体的部分，作者巧妙地引入了陈数和狄拉克锥的概念，用清晰的图示和类比，让原本晦涩的量子化学部分变得生动起来。这本书的参考文献列表也相当详尽，为深入研究提供了坚实的后盾。对于任何希望从更基础的对称性原理去理解物质世界的化学家或物理学家来说，这本书绝对是案头必备的经典之作，它让我对“结构决定性质”这句话有了更深层次的理解和敬畏。

评分☆☆☆☆☆

这本书对量子化学计算方法的介绍，风格非常务实且侧重于应用，它更像是一个资深计算化学家写给初学者的操作指南，而非纯粹的理论大部头。它的优势在于对不同层次方法的权衡和选择提供了非常实用的建议。比如，在讨论密度泛函理论（DFT）时，作者并没有陷入无休止的泛函之争，而是聚焦于如何根据体系的大小和所需的精度来选择合适的交换关联泛函，并且详细阐述了赝势选择对计算结果稳定性的影响。我很欣赏它对基组选择的实用性探讨，比如何时使用Dunning基组，何时需要考虑极化函数等实际操作中的痛点，书中都有明确的指导。相比于那些只关注理论推导的教材，这本书更关注“如何得到一个可靠的、可发表的结果”。书中的案例分析——从分子构象优化到激发态计算——都配有详尽的输入文件示例和结果分析模板，这对于刚接触计算化学的小伙伴来说，简直是救命稻草。它成功地架起了理论模型与实际软件操作之间的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书在探讨高分子链构象的统计力学模型方面，简直是教科书级别的范本。它的叙述方式极其注重逻辑的严密性和论证的完整性，读起来像是在跟随一位技艺精湛的匠人打磨一件艺术品。作者对理想链、排除体积效应（比如冯·爱德华兹模型）的处理，简直是教科书级别的示范。我尤其喜欢它对蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟结果的解读部分，它不仅仅是展示数据，更重要的是，它提供了一套严谨的框架来解析这些计算结果背后的物理意义，比如链的弛豫时间、玻璃化转变温度的理论解释。书中对自由体积理论的探讨也非常到位，不同于市面上很多只停留在表面描述的材料书，这本书深入挖掘了微观运动如何集体地影响宏观粘弹性能。虽然某些数学推导需要反复咀嚼，但一旦理解了，你会发现那些看似随机的高分子运动其实都遵循着优雅的统计规律。这本书的排版和插图设计也值得称赞，清晰的图表大大降低了理解复杂统计分布的难度，让我的学习过程变得高效且愉悦。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于高分辨波谱学在有机分子结构解析中应用的深度解析，读完后感觉对核磁共振（NMR）和红外（IR）的理解提升到了一个新的层次。这本书最突出的特点是其“逆向工程”式的教学方法。它不是先讲理论公式，而是先展示一个复杂的、真实存在的有机物谱图，然后带着读者一步步地去解析每一个信号的来源、耦合关系和化学位移的意义，最后才引出背后的量子力学原理。特别是对二维NMR技术（如COSY, NOESY, HMBC）的讲解，图文并茂，对实验数据点的解释细致入微，仿佛作者就坐在你旁边指导实验一样。书中对溶剂效应和浓度对化学位移影响的讨论，也极其贴近实验实际，避免了理论脱离实践的空泛感。此外，作者还非常慷慨地分享了如何利用现代谱图软件进行自动化解析和如何处理常见伪影，这些“内行经验”的分享，对于初入结构解析领域的研究生来说，是无法用金钱衡量的指导。它教会我的不仅仅是“如何读谱”，更是“如何思考谱图背后的分子结构”。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻阅了一本关于表面科学与吸附热力学的专著，这本书的视角非常独特，它巧妙地将宏观的热力学参数与微观的界面电子结构计算结果结合了起来。作者对于吉布斯自由能变化在描述吸附过程中的作用，进行了极其细致的阐述，特别是对熵项的讨论，非常深入。它不像某些书那样只是简单地引用朗缪尔等温线，而是深入探讨了 Langmuir 模型在实际复杂多孔材料中的局限性，并引入了更精细的格点模型（Lattice Gas Models）来修正这种偏离。我特别欣赏它在讨论金属-氧化物界面时的论述，作者通过对比不同金属的功函数对氧化物表面电子态的影响，解释了催化活性位点形成的微观机制。整本书的语言风格非常沉稳内敛，充满了物理化学的底蕴，读起来需要一定的耐心，但回报是巨大的，它能让你真正理解“界面”这个概念在能量学上的复杂性。这本书对于研究多相催化和电化学储能领域的科研人员来说，绝对是一笔宝贵的财富，提供了看待问题的全新维度。

评分☆☆☆☆☆

化学部分不知道怎么样，但是群论部分写得非常乱，几乎没有任何逻辑可言，知识组织结构根本不存在。读着前面，经常会出现后面才介绍的概念，而且某个定理或概念会在多个地方进行阐述强调，重复啰嗦。总之，不推荐，这老师估计不适合写书

评分☆☆☆☆☆