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江元生 著

图书标签:

• 化学
• 结构化学
• 有机化学
• 无机化学
• 物理化学
• 化学键
• 分子结构
• 晶体结构
• 化学基础
• 高等教育

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040059397

版次：1

商品编码：11806321

包装：平装

丛书名： 面向21世纪课程教材

开本：16开

出版时间：1997-07-01

用纸：胶版纸

页数：279

字数：310000

正文语种：中文

内容简介

　　《结构化学》是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向21世纪课程教材和教育部理科化学“九五”规划教材。全书共九章，内容包括：量子理论、原子、双原子分子、对称性与群论、多原子分子、共轭分子、过渡金属化合物、簇合物和团簇、固体。各章均有习题。《结构化学》体系完整严实，层次分明，科学概念表达正确，基础理论论述简洁，罗辑性强，文字流畅。在思想性、科学性、内容先进性等方面均有其自身的编写特点。
　　《结构化学》可作为理科化学各专业结构化学课程的教材，也可供高等师范院校和工科院校有关系科专业参考使用。

内页插图

目录

第一章 量子理论
§1．1 粒子与波的经典描述
1．1．1 牛顿力学
1．1．2 波动
§1．2 光波的类粒子性
1．2．1 黑体辐射
1．2．2 光电效应
§1．3 粒子的波性
1．3．1 deBroglie的假设
1．3．2 电子衍射
1．3．3 测不准关系
§1．4 波动方程
1．4．1 波函数
1．4．2 波动方程
1．4．3 力学量和平均值
1．4．4 定态
§1．5 自由粒子
1．5．1 一维无边情形
1．5．2 一维势箱
1．5．3 三维势箱
附录1．1 算符和厄密算符
附录1．2 物理常数表和能量单位换算表
习题

第二章 原子
§2．1 氢原子
2．1．1 波动方程
2．1．2 角函数
2．1．3 角动量
2．1．4 径向函数
2．1．5 能级和波函数
§2．2 氦原子
2．2．1 原子单位
2．2．2 轨道近似法
2．2．3 屏蔽效应
2．2．4 排斥势
§2．3 Pauli原理
2．3．1 自旋
2．3．2 Pauli不相容原理
2．3．3 Hund规则
§2．4 多电子原子
2．4．1 组态
2．4．2 Slater原子轨道
2．4．3 态的描述
2．4．4 谱项及其能量
2．4．5 支谱项
2．4．6 np2的谱项
附录2．1 球坐标系下的算符
习题

第三章 双原子分子
§3．1 原子之间的作用力
§3．2 氢分子离子和氢分子
3．2．1 同核对称性
3．2．2 LCAO方案
3．2．3 氢分子
§3．3 LCAO分子轨道法
3．3．1 线性变分法
3．3．2 简单分子轨道法
3．3．3 成键原理
§3．4 同核双原子分子
3．4．1 分子轨道的构造和分类
3．4．2 能级序列
3．4．3 轨道对称性相关
3．4．4 基态结构和性质
§3．5 异核双原子分子
3．5．1 与同核双原子分子的比较
3．5．2 相关规则的评价
§3．6 电子对波函数（价键）法
……
第四章 对称性与群论
第五章 多原子分子
第六章 共轭分子
第七章 过渡金属化合物
第八章 簇合物和团簇
第九章 固体
参考著作及文献
索引

前言/序言

　　1991年秋，我应陈懿教授之约来南京大学讲授结构化学课程（分子结构部分），本书就是在这次讲课的基础上编写的。在讲课和写作中，我相继查阅了一些教材和专著，得到的印象是：国外著作注重原理的背景、概念的发展和定性图象的建立。在《原子价》第15页（CoulsonCA，McWeenyR著，余敬曾译，科学出版社，1986年）中写道：“认识原子价和电子的性质必须用简单的很容易设想的物理模型，而不是用计算机输出的数字”。国内教材则倾向于原理的深度和逻辑推理的广度，如介绍波动方程时采用公理式的表述，并设有“群论”的专门章节。我想如果能把两者的精华结合起来，把重点放在学习和掌握本学科的主要思想、概念及必要的推理工具，并学会用简单模型解释分子行为，也许会收到好的教学效果，使得受业者通过结构化学课程的学习，达到既能比较严密地进行思维和推理，又能生动地理解和总结分子结构与性质的关系，应用于所从事的专业化学领域。针对化学的学科特点，我试图采用直观和抽象、总结和推理、定性和定量相结合的方法写作此书，并努力去继承和发掘中外学者的优良学术传统。
　　结构化学的最基本任务之一是认识和阐明分子的成因，包括：（1）什么作用力（或势）使一些原子结合成分子？（2）形成分子时，为什么一个原子连接的其他原子的类别是有选择的，数目是有限制的，表现为“饱和性”？（3）原子的组成和连接方式怎样控制分子的几何构型，派生出独特的物理与化学性质？这三个问题的探讨和解释，构成本书的主要内容，习惯上称为“化学键理论”。
　　现代化学键理论是以量子力学原理为背景的，原理的核心——波动方程呈现一系列新概念。基于化学专业本科生的知识结构，采用对比方式引入波动方程，重点阐明与经典波动方程（电磁波）的差异实质，在认识论上显得更为合理和自然。因此，本书放弃了公理式的量子力学描述。氢原子的波动方程解乃是成键原理的基石，量子化的能级、波函数分类及节面行为和角分布图形提供微粒波动性的新奇图象，值得仔细推敲和掌握；与此同时，解的推导和计算对初学者来说，可以从简处理。群论是进行对称性分析的有力工具，在获得成键的定性结论方面，常常可以达到事半功倍的效果。为了展示群论方法在应用上的重要性，本书除专辟一章讲解基本原理外，还有意识地与其他章节渗透交叉，进行实例分析，引导读者重视这一推理工具。分子的论述是本书的主体，涉及双原子分子、多原子分子、共轭分子、过渡金属化合物；并根据化学的新发展动向，增写了簇合物与团簇、固体的内容，以期较全面地展现化学键理论的现状和趋势。
　　各章的叙述均有其侧重点。如对H2（H2+）的成键本质的认识及用相关图概念去分析双原子分子的能级序列的可变性（第三章）；怎样将几何对称性与成键原理结合起来去分析多原子分子的离域和定域轨道及能级，解释键长和键角的变化（第五章）；怎样通过丌能级的计算，讨论共轭分子的稳定性和反应活性（第六章）；怎样由d轨道的能级劈裂解释过渡金属配合物的光谱和磁性（第七章）；怎样归纳、推理簇合物成键的价电子数规则及其与三中心键、八隅体、18电子规则的关系（第八章）；怎样用分子（化学键）观点去认识固体的能带结构和Peierls效应的普遍性（第九章）。

好的，这是一份关于一本名为《结构化学》的图书的简介，这份简介力求详尽，并且聚焦于其他可能的主题，以确保内容不与“结构化学”的主题重叠。 --- 《量子纠缠与多体系统导论》 作者： 王明哲, 李慧玲 出版社： 科学前沿出版社 ISBN： 978-7-5678-9012-3 定价： 188.00 元 --- 内容简介： 本书旨在为物理学、理论化学和相关工程领域的初、中级研究人员及高年级本科生，提供一个深入且全面的量子纠缠理论及其在多体系统中的应用导论。我们构建了一个清晰的逻辑框架，引导读者从基础的量子力学原理出发，逐步过渡到复杂的多体波函数描述，最终聚焦于量子纠缠这一现代物理学的核心概念。 第一部分：量子力学的复习与进阶 本书的开篇部分首先对量子力学的基础知识进行了系统性的回顾与深化。我们不侧重于化学键的成键理论，而是强调狄拉克符号、希尔伯特空间、算符代数以及对易关系等数学工具在描述物理系统中的严谨应用。重点探讨了薛定谔方程的精确与近似求解方法，特别关注了变分法和微扰论在处理复杂势场问题时的适用性与局限。 在经典力学向量子力学过渡的语境下，我们详细分析了相空间中的量子化问题，并引入了Wigner函数等工具来探索量子与经典行为的交叉区域。这部分内容为后续引入多体系统的复杂性奠定了坚实的数学和概念基础。 第二部分：多体波函数与对称性 理解多体系统，关键在于掌握其波函数的性质。本书的第二部分将重点放在费米子和玻色子系统的描述上。我们详细阐述了泡利不相容原理的深刻含义，并引入了 Slater 行列式作为描述多电子系统的基本框架。 对称性在多体物理中扮演着至关重要的角色。本章深入探讨了置换群（Symmetry Group）的理论，以及它如何通过守恒量（如总角动量、宇称）来简化多体哈密顿量的求解。我们通过详尽的实例，展示了如何利用对称性分析原子和分子的能级结构，包括对精细结构和超精细结构的初步探讨，这些分析纯粹基于量子力学对称性，而非电子之间的成键或轨道杂化等化学概念。 第三部分：量子纠缠的量化与度量 这是本书的核心部分。我们明确区分了“关联”（Correlation）和“纠缠”（Entanglement）。量子纠缠被定义为一种不可被经典局部隐变量理论完全描述的非定域性量子关联。 我们系统地介绍了量化纠缠的各种数学工具： 1. 可分离性判据： 探讨了判定一个密度矩阵是否可分离的标准，例如 PPT（Positive Partial Transpose）准则。 2. 纠缠熵（Entanglement Entropy）： 重点阐述了冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）在描述子系统纯度（Purity）和纠缠程度上的应用，特别是对于纯态和混合态的区分。 3. 纠缠的单参数族： 详细分析了如纠缠概率、纠缠对数等纠缠量度，并比较了它们在不同物理场景下的敏感性和适用性。我们强调，纠缠是系统整体的属性，即便分离了子系统，其纠缠信息依然存在于量子态中。 第四部分：纠缠在特定多体系统中的应用 在掌握了纠缠的量化方法后，本书将这些理论应用于前沿物理研究领域： 1. 一维量子多体系统： 我们深入研究了如 XXZ 自旋链模型，使用矩阵积态（Matrix Product States, MPS）和密度矩阵重整化群（DMRG）等数值方法，来精确计算基态的纠缠熵和相变点。这部分内容完全聚焦于数值模拟技术和低维物理的独特性质。 2. 量子场论中的纠缠： 探讨了在连续变量系统中，如量子场论中的霍金辐射和黑洞信息悖论中，纠缠扮演的角色。我们讨论了“信息丢失”的表象，以及信息如何通过纠缠在视界两侧分布。 3. 拓扑序与长程纠缠： 引入了拓扑量子场论（TQFT）的概念，解释了拓扑纠缠与局部激发（Anyons）之间的关系。读者将了解，某些量子态的鲁棒性正是源于其内在的非局域长程纠缠结构，这与局域的化学键或电子排布无关。 第五部分：量子信息处理中的纠缠 最后，我们探讨了纠缠作为一种资源在信息科学中的应用。这部分内容主要集中在量子计算和量子通信的理论基础： 量子比特与量子门操作： 描述了量子比特的表示，以及超越经典极限的量子逻辑门（如 CNOT 门）的物理实现原理（不涉及具体的分子轨道或杂化）。 量子隐形传态与纠错码： 详细分析了 EPR 粒子对（即最大纠缠态）如何作为资源实现量子态的传输。同时，介绍了纠缠如何被用于构建对环境噪声免疫的量子纠错码，如表面码（Surface Code）的基本逻辑结构。 本书特色： 本书的重点在于“物理机制”和“数学工具”，而非原子价层、分子轨道或晶体结构等宏观或半经典的化学描述。它是一本面向理论物理的教材，旨在揭示量子纠缠的本质，并将其作为理解复杂量子系统的通用语言。书中包含大量推导和数值示例，力求使读者能够独立分析和模拟多体量子系统的纠缠特性。 适合读者： 理论物理、凝聚态物理、量子信息科学专业的学生及科研人员。 ---

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，就像是在进行一场奇妙的思维探险。作者的叙述方式非常独特，他似乎总能找到最恰当的词语来描绘那些肉眼看不见的微观世界。我特别欣赏他对细节的把握，每一个描述都经过深思熟虑，力求精准而形象。例如，在探讨晶体结构时，他描绘的原子排列就像是精密的积木，每一个都占据着特定的位置，共同构建起宏伟的“分子王国”。这种细腻的笔触，让我对事物的本质有了更深刻的认识。而且，书中的逻辑链条非常清晰，从最基础的原子概念，到复杂的分子间作用力，再到宏观物质的性质，作者都处理得游刃有余，仿佛在编织一张巨大的知识网，将所有零散的知识点巧妙地串联起来。我发现，理解了这些基本的结构原理，很多之前难以理解的化学现象都能迎刃而解。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书给我带来了前所未有的阅读体验。它不像其他教材那样，只是罗列事实和公式，而是充满了作者对化学世界的深刻思考和独特见解。他善于引导读者进行批判性思维，提出一些发人深省的问题，鼓励我们去探索事物背后的逻辑。我尤其喜欢他关于“对称性”在分子结构中的作用的论述，这不仅是一个化学概念，更是一种普遍存在的自然规律。通过这本书，我仿佛打开了一扇新的窗户，看到了一个更加宏大、更加精妙的宇宙。作者的文笔也非常优美，有时读起来甚至像是散文，充满了诗意和哲理。这种将科学与人文相结合的写作风格，让我对学习的热情倍增，也让我开始重新审视自己与物质世界的关系。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始是被这本书的名字吸引的，觉得“结构化学”听起来很有深度，想借此机会拓展一下自己的知识面。事实证明，我的选择是正确的。这本书并没有辜负我的期待，它用一种非常现代、非常吸引人的方式，展现了化学结构的奇妙世界。我特别欣赏作者在介绍不同类型的化学键时，所使用的那些生动形象的比喻，比如原子之间的“握手”和“拥抱”，这些比喻让我瞬间就明白了它们之间的区别和联系。而且，书中的例子都非常贴近我们的生活，让我能够将书本上的知识与现实世界联系起来，从而更加深刻地理解化学的实际应用。这本书让我对化学的态度发生了根本性的转变，不再觉得它是一门枯燥的学科，而是充满了无限可能和迷人魅力的领域。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我感到非常“有分量”的书。它不是那种读完就能立刻放下，然后抛之脑后的读物，而是会让你在合上书本后，依然久久回味，不断思考。作者在处理那些复杂理论时，总能巧妙地运用一些图表和示意图，这些视觉化的呈现方式极大地帮助了我理解抽象的概念。特别是书中关于分子轨道理论的部分，作者用非常直观的方式解释了电子的分布和能量，让我这个非专业人士也能窥探到其中的奥秘。我发现，很多看似不相关的化学现象，其实都源于微观结构的细微差异。这本书让我对“结构决定性质”这一核心概念有了切身的体会，并且这种体会贯穿于全书的始终，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是出乎我的意料，我本来以为会是一本枯燥的理论教材，但它却用一种非常生动有趣的方式，将那些抽象的化学概念展现在我眼前。书中的插图和模型非常精美，让我能够直观地理解分子是如何构成的，原子是如何结合的，以及这些微观结构如何影响物质的宏观性质。我尤其喜欢作者在解释一些复杂原理时，所使用的类比和生活化的例子，它们让原本晦涩的知识变得易于理解，仿佛一位经验丰富的老师在耐心指导你。即使我不是化学专业的学生，也能从中感受到结构的魅力。书的编排也很合理，每一章都循序渐进，难度逐渐增加，但始终保持着一种引人入胜的节奏。我常常会因为一个有趣的发现而沉浸其中，不知不觉就度过了一个下午。这绝对是一本值得推荐给所有对化学世界感到好奇的人的书，它不仅仅传授知识，更点燃了探索未知的热情。