Infrared and Raman Spectra of Calculi pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Quy Dao, N./ Daudon, M.

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:0.00 元

裝幀:Pap

isbn號碼:9782842990039

叢書系列:

圖書標籤:

• Infrared Spectroscopy
• Raman Spectroscopy
• Calculi
• Kidney Stones
• Urolithiasis
• Spectroscopic Analysis
• Mineral Composition
• Biomedical Engineering
• Medical Research
• Analytical Chemistry

好的，這是一份關於《計算學中的紅外與拉曼光譜學》（Infrared and Raman Spectra of Calculi）的圖書簡介。 --- 《計算學中的紅外與拉曼光譜學》：理論基礎、計算方法與應用實踐 作者： [此處留空，以保持簡介的通用性] 齣版社： [此處留空] 齣版年份： [此處留空] 頁數： 約 600 頁 --- 圖書概述 《計算學中的紅外與拉曼光譜學》是一部深度融閤瞭量子化學計算、光譜學理論與實際材料科學的綜閤性專著。本書旨在為高年級本科生、研究生以及從事計算化學、材料科學、藥物研發和地球化學研究的專業人士提供一個全麵、深入且實用的知識框架。 在現代科學研究中，光譜學分析（尤其是紅外（IR）和拉曼光譜）是錶徵分子結構、識彆化學鍵環境和研究材料相變的不可或缺的工具。然而，要充分解釋復雜體係（如晶體、混閤物或高分子）的實驗光譜，僅憑經驗是不夠的。本書的核心價值在於，它係統地闡述瞭如何利用計算化學方法來精確預測、模擬和解釋這些復雜的振動光譜。 本書結構嚴謹，從基礎的分子振動理論入手，逐步過渡到先進的密度泛函理論（DFT）計算方法，並詳細探討瞭如何將這些計算結果轉化為可與實驗數據直接比對的 IR 和拉曼光譜文件。 核心內容與章節要點 本書被劃分為四個主要部分，共計十五個章節，確保瞭理論的連貫性和應用的廣度。 第一部分：光譜學與分子振動基礎 (Chapters 1–4) 本部分為後續計算奠定堅實的理論基礎，重點在於理解分子振動背後的物理學原理，以及如何通過實驗手段觀測它們。 第 1 章：電磁輻射與分子相互作用 詳細迴顧瞭電磁波譜、分子能級結構，並明確區分瞭紅外吸收（偶極矩變化）和拉曼散射（極化率變化）的微觀機製。強調瞭量子力學對分子振動模式的描述。 第 2 章：簡諧振子模型與力常數 引入簡諧振子近似，推導瞭特徵頻率與分子質量和鍵強度的關係。討論瞭簡諧近似的局限性，並介紹瞭非簡諧校正的基本概念。 第 3 章：分子對稱性與群論基礎 群論是理解振動模式的數學工具。本章深入講解瞭點群、不可約錶示（IRREPs）以及如何利用分子對稱性來確定哪些振動模式是紅外或拉曼活性的，這是所有後續計算的先決條件。 第 4 章：實驗光譜解析入門 本章側重於IR和拉曼光譜圖的定性分析，包括特徵峰歸屬（如C=O, O-H, C-H鍵的伸縮振動），峰的寬度、形狀與環境（如氫鍵、晶格效應）的關係，為計算結果的驗證做準備。 第二部分：計算振動光譜的理論框架 (Chapters 5–8) 本部分是本書的核心，專注於將分子結構轉化為可計算的量子力學參數。 第 5 章：從結構到力的計算：梯度與Hessian矩陣 詳細闡述瞭如何通過梯度方法來優化分子幾何結構，並引入Hessian矩陣（二階偏導數矩陣）。解釋瞭Hessian矩陣的特徵值與特徵嚮量如何直接對應於分子的簡正振動模式和振動頻率。 第 6 章：密度泛函理論（DFT）在振動計算中的應用 全麵介紹計算化學中最常用的方法——DFT。討論瞭各種泛函（如 B3LYP, PBE, $omega$B97X-D）對頻率計算的精度影響，特彆是對零點能（ZPE）和熱校正的貢獻。強調瞭選擇閤適的基組的重要性。 第 7 章：偶極矩導數與拉曼張量計算 紅外譜強度依賴於偶極矩對幾何坐標的一階導數，而拉曼強度則依賴於極化率的導數（即拉曼張量）。本章詳述瞭這些高階導數的計算流程，以及如何將這些計算量轉化為 IR 吸收強度和拉曼散射截麵。 第 8 章：頻率標度和強度校正 計算得到的頻率（尤其是DFT計算的）往往係統性地偏高（即存在“紅移”）。本章介紹經驗性或基於統計學的方法，如標度因子（Scaling Factors），用於校正計算頻率，以提高與實驗數據的吻閤度。同時討論瞭溶劑化模型（如PCM）對強吸收峰強度的影響。 第三部分：高級計算技術與特定體係處理 (Chapters 9–12) 本部分將理論應用於更具挑戰性的實際問題，如凝聚態、非理想分子和激發態過程。 第 9 章：晶體振動：聲子譜與晶格振動 對於固體材料（如礦物、金屬有機框架MOFs），需要考慮原子周期性。本章介紹超胞方法和密度泛函微擾理論（DFPT）在計算晶格振動（聲子）方麵的應用，以及如何將這些計算結果轉化為粉末X射綫衍射（PXRD）背景下的拉曼光譜。 第 10 章：計算光譜中的環境效應 分子在溶液、錶麵吸附或氫鍵網絡中的行為至關重要。本章探討瞭如何使用顯式溶劑化模型和隱式溶劑化模型來模擬環境對振動模式的影響，尤其是對特徵吸收峰位置和強度的微小變化。 第 11 章：分子內轉動與低頻振動 對於柔性分子（如長鏈烴、生物分子），需要處理分子內轉動能壘和低頻“骨架”振動。本章討論瞭勢能麵掃描（PES）和鞍點分析在確定柔性構象和低頻模式中的作用。 第 12 章：非諧性與振動局域化分析 超越簡諧近似，討論瞭如何使用振動局域化分析（VLA）方法來確定哪個原子或鍵對特定的振動模式貢獻最大，這對於復雜分子（如藥物分子）的結構確證至關重要。 第四部分：計算結果的可視化與實驗數據整閤 (Chapters 13–15) 強調計算工具的使用和與實驗數據的有效對比。 第 13 章：主流計算軟件接口與工作流程 詳細介紹瞭使用如 Gaussian, ORCA, Quantum ESPRESSO 等主流計算化學軟件包執行振動分析的輸入文件設置、輸齣文件解析和數據後處理步驟。 第 14 章：光譜模擬與可視化 重點介紹如何利用計算結果（頻率、強度、帶寬信息）通過Voigt函數或Lorentzian函數擬閤生成理論IR和拉曼光譜圖。展示瞭如何將計算峰與實驗譜圖進行疊加比較。 第 15 章：案例研究：從計算到實驗的驗證循環 通過幾個跨學科的案例（如藥物晶型鑒定、催化劑錶麵吸附物分析），演示一個完整的研究周期：從實驗光譜的初步觀察，到DFT優化，頻率計算，最後使用計算結果反過來確認或修正實驗歸屬。 本書特色 1. 理論深度與實踐操作的完美結閤： 本書不僅解釋“為什麼”計算有效，更展示瞭“如何”高效地執行計算並解釋輸齣結果。 2. 聚焦現代計算化學： 深入討論瞭DFT、高精度基組選擇以及聲子計算等前沿技術在光譜學中的應用。 3. 麵嚮實際應用： 提供瞭大量關於如何處理實際光譜數據中的復雜問題（如峰展寬、背景校正）的計算策略。 4. 清晰的數學推導： 所有核心概念（如Hessian矩陣、極化率導數）均提供清晰的數學推導，便於讀者深入理解其物理意義。 《計算學中的紅外與拉曼光譜學》是理論光譜化學與計算科學領域不可多得的參考書，是連接原子級模擬與宏觀實驗分析的橋梁。

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