Structure of Free Polyatomic Molecules

Structure of Free Polyatomic Molecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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出版者:
作者:Kuchitsu, Kozo 编
出品人:
页数:215
译者:
出版时间:
价格:$ 93.73
装帧:
isbn号码:9783540607663
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 分子结构
  • 自由基
  • 多原子分子
  • 量子化学
  • 分子动力学
  • 光谱学
  • 理论化学
  • 化学键
  • 结构化学
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具体描述

结构化学与分子光谱学:一个跨学科的深入探索 图书名称: 结构化学与分子光谱学:一个跨学科的深入探索 书籍简介: 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角,探讨现代结构化学和分子光谱学的核心原理、实验技术及其在理解物质微观结构中的应用。全书结构严谨,内容涵盖了从基本的量子力学基础到复杂分子的精细结构解析的广阔领域,力求在理论深度与实验应用之间建立坚实的桥梁。 第一部分:量子化学基础与分子轨道理论 本书的开篇部分将奠定坚实的理论基础,专注于量子力学在描述分子结构中的应用。我们将从薛定谔方程在原子和分子体系中的求解出发,详细阐述波恩-奥本海默近似(Born-Oppenheimer Approximation)的物理意义及其在简化分子结构计算中的关键作用。 随后,本书将深入探讨分子轨道理论(Molecular Orbital Theory, MO Theory)。区别于传统的价键理论(Valence Bond Theory),本书重点分析了分子轨道的构建,包括原子轨道线性组合(LCAO)方法。我们将详细解析由不同原子轨道组合形成σ、π和d轨道的过程,并结合洪特规则(Hund's Rules)和泡利不相容原理(Pauli Exclusion Principle)来构建简单双原子分子直至复杂多原子分子的电子排布。特别地,本书将引入杂化理论(Hybridization Theory),解释sp、sp²、sp³等杂化类型的几何构型,并讨论如何利用分子轨道理论更精确地解释键级、键长、键能以及分子的磁性等性质。 在理论部分,我们还将引入密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)的基础概念,讨论其作为计算化学中强大工具的重要性,以及它如何辅助预测分子构象和反应路径。 第二部分:分子结构与晶体学分析 本部分聚焦于确定和理解分子的三维结构。我们将首先回顾经典的空间构型描述方法,如VSEPR理论,并将其与前述的量子化学预测结果进行对比分析,探究不同理论模型的适用范围和局限性。 随后,本书将详细介绍X射线晶体学(X-ray Crystallography)作为确定固体中分子和晶体结构的“金标准”技术。内容将包括单晶衍射的基本原理、布拉格定律的应用、倒易空间的概念,以及如何从衍射数据中解析出原子坐标、键长和键角。对于粉末衍射(Powder Diffraction)在材料科学中的应用也将有所探讨。 此外,对非晶态固体和液体结构的研究同样重要。本书将引入中子散射(Neutron Scattering)和X射线散射(X-ray Scattering)技术在研究短程有序结构方面的优势,特别是它们在解析液态金属和玻璃态物质结构时的独特贡献。 第三部分:分子光谱学导论与振动光谱 光谱学是探测分子结构和动力学的核心手段。本书的第三部分将聚焦于分子如何与电磁辐射相互作用,并由此产生的微观信息。 首先是红外(Infrared, IR)光谱和拉曼(Raman)光谱。我们将深入探讨分子振动能级的量子化本质,解析简正模振动的概念。对于IR光谱,重点在于偶极矩变化率的计算及其与吸收强度的关系;对于拉曼光谱,则关注分子极化率变化率的效应。本书将详细讨论如何通过分析特定官能团的特征吸收峰来推断分子的化学组成,并结合双光谱分析(IR与Raman的联合应用)来确定分子的对称性(Symmetry)和官能团所处环境。傅里叶变换技术在现代光谱获取中的核心作用也将被剖析。 第四部分:电子光谱与高分辨率技术 本部分将转向能量更高的区域,探讨电子跃迁及其揭示的分子电子结构信息。 紫外-可见(UV-Vis)光谱是研究分子电子态(特别是π电子体系)的重要工具。我们将从Jablonski图出发,系统分析单重态和三重态之间的辐射和非辐射跃迁机制,包括内转换(Internal Conversion, IC)和系间窜越(Intersystem Crossing, ISC)。UV-Vis数据如何用于确定摩尔吸光系数、计算反应动力学中的物种浓度,以及解析溶液中电子转移过程,都将作为重点案例进行讨论。 电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance, EPR/ESR)光谱将作为研究含有未成对电子物种(如自由基、过渡金属离子)的结构和环境的强大工具被详细介绍。EPR信号中的g因子、超精细耦合常数(Hyperfine Coupling Constant)的物理意义及其与电子空间分布的关系将被深入剖析。 第五部分:核磁共振(NMR)的精细结构解析 核磁共振(NMR)谱学是现代结构确定的基石。本书将对NMR理论进行详尽阐述,从拉莫尔进动频率、化学位移(Chemical Shift)的产生机制(考虑感应效应和各向异性效应),到自旋-自旋耦合(Spin-Spin Coupling)现象的解析(J耦合)。 二维NMR技术(如COSY, NOESY, HSQC, HMBC)的应用将是本章的重点。通过对这些实验数据的系统解读,读者将掌握如何精确构建复杂有机分子和生物大分子的完整骨架和空间关系。特别是,核Overhauser效应(NOE)在确定分子溶液中构象和空间接近度方面的关键作用将被详尽阐述。 第六部分:质谱法与分子质量的确定 质谱法(Mass Spectrometry, MS)虽然主要用于分子量测定和碎片分析,但它对分子结构确认同样不可或缺。本书将概述不同离子化技术(如EI, ESI, MALDI)的原理及其对分子结构信息的保留程度。我们将重点分析母离子峰、同位素模式的解释,以及关键的碎片离子形成机制,展示如何通过碎片谱图推导出分子骨架的连接方式和官能团的分布。高分辨率质谱在确定元素组成方面的精确性也将被提及。 结语 全书的编排旨在引导读者从量子力学的基本假设出发,逐步掌握如何利用多种互补的实验光谱技术和结构解析方法,系统、完整地描绘出分子世界的微观蓝图。本书不仅适用于化学、物理学、材料科学等领域的研究生和高年级本科生,也是希望深入理解物质结构与性质之间联系的科研人员的理想参考书。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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阅读体验上,这本书的行文风格非常具有个人色彩,带着一种老派学者的严谨和一丝不苟,但又透着对该领域无比的热爱和激情。语言用词精准且富有张力,尤其是在描述那些精妙的分子轨道图时,作者的遣词造句充满了画面感,仿佛能让人“看”到电子云的分布和相互作用的微妙之处。我尤其喜欢他偶尔流露出的那种“我们都是探索者”的谦逊态度,这使得阅读过程充满了互动感,而不是单向的灌输。每当遇到一个令人拍案叫绝的结构解释,我都忍不住会停下来,在空白处做下自己的批注和疑问,这本书的空白处似乎就是在等待读者与作者进行这场跨越时空的对话,而非仅仅是作为一个被动的接受者。这种被鼓励去思考、去质疑的氛围,是很多纯粹的参考书所不具备的。

评分☆☆☆☆☆

我必须指出,这本书的深度和广度是令人咋舌的。它不仅仅停留在对简单分子(如水、甲烷)的描述上,而是毫不畏惧地挑战了那些在传统本科教材中往往被一笔带过的、结构更为复杂的配合物或高维空间分子。作者对于对称群理论的应用,处理得尤为得心应手,他将抽象的数学工具与实际的分子振动模式紧密地联系起来,使得原本感觉高不可攀的“群论”一下子变得触手可及,成为了分析实际光谱数据的有力武器。更让我印象深刻的是,书中对实验方法学的提及也颇为精到,它没有将理论和实验割裂开来,而是经常穿插引用最新的光谱学数据来佐证或修正理论预测,这种理论与实践的紧密结合,极大地拓宽了我的视野,让我认识到分子结构的研究是一个永无止境的、不断被新数据修正和丰富的前沿领域,而不是一成不变的教条。

评分☆☆☆☆☆

从实用性角度来看,这本书的价值远超其定价。它不仅仅是一本用于应试的教材,更是一本能够指导未来研究方向的案头宝典。书末的参考文献列表极其详尽且经过精心筛选,涵盖了从经典文献到近十年间的重要突破性工作,为希望进行更深入文献调研的读者指明了清晰的路径。而且,书中的例题和随堂练习,设计得极其巧妙,它们并非简单的重复计算,而是常常需要综合运用前几章不同章节的知识点才能得出结论,这有效地训练了读者的系统思维能力。即便是作为一名已经工作多年的专业人士,我依然能从中发掘出过去学习时可能忽略的细微差别和更优化的解释路径,这说明本书的知识密度和洞察力是经得起时间考验的,它真正做到了服务于从入门到精通的每一个阶段的研究者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的逻辑构建简直是一部精密的手工艺品,环环相扣,层层递进,完全没有那种为堆砌知识点而堆砌知识点的生硬感。作者似乎对初学者可能遇到的认知障碍有着深刻的洞察力,他总能在关键的转折点,用极其清晰的类比或历史背景来铺垫接下来的复杂概念。例如,在阐述价层电子对互斥理论(VSEPR)时,他并未直接抛出规则,而是先回顾了早年间实验数据的不一致性,是如何一步步逼近最终理论模型的,这种“重现发现过程”的手法,极大地增强了理论的可信度和内化效率。我发现,很多其他教材中晦涩难懂的部分,在这里被分解成了数个易于消化的步骤,仿佛有一位经验丰富、极富耐心的导师在你身边实时指导,时刻确保你跟上了他的思维节奏,而不是被中间任何一个技术性的名词绊倒。这种行云流水的讲解,让我得以在不感到心力交瘁的情况下,深入理解了分子几何构象背后的根本驱动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实让人眼前一亮,那种深沉的蓝色调配上简洁的白色字体,透着一股古典又严谨的气息,让人还没翻开书页,就已经对其中蕴含的知识充满了期待。拿到手里,沉甸甸的分量感也印证了它内容的厚度和深度。我尤其欣赏作者在排版上的考究,每一页的留白都恰到好处,使得即便是面对复杂的分子结构图和冗长的公式推导,视觉上也不会感到压迫,这对于长时间阅读和深入学习来说,无疑是一个巨大的加分项。从第一章的绪论开始,作者就展现出了一种近乎艺术家的笔触,他不仅仅是在罗列事实,更像是在引导读者进入一个由原子和键构筑的微观宇宙,那种娓娓道来的叙事方式,让枯燥的理论也变得生动起来,极大地激发了我进一步探索下去的欲望。装帧质量也十分上乘,纸张的触感细腻,即便是经常翻阅,也不易出现磨损或褪色的情况,这使得它更像是一件可以长期珍藏的案头工具书,而不是快消品式的学习资料。

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