物质结构原理新编 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《物质结构原理新编》包括原子结构理论（玻尔氢原子轨道理论和原子结构量子力学理论）、化学键理论与分子结构、分子的对称性与性能的关系、配合物结构、晶体结构、原子核结构理论。全书着重于介绍基本原理、基本概念、基本方法及简单应用。遵循简明易学的原则，内容由浅入深，循序渐进，述理清晰，突出物理意义阐述而简化数学推导过程，容易理解，便于自学。《物质结构原理新编》可供工科院校化学化工材料类专业的本科生和研究生用作教学参考书，也可供相应专业的科研技术人员用作科研参考书。

作者简介

　　庞志成，北京理工大学，化学部主任，教授，曾在中国科学院长春应用化学研究所攻读博士学位并进行物理化学领域（液/液界面、离子迁移热力学）博士后研究工作，发表科研论文二十余篇。
　　庞志成，曾被国家教委授予“有突出贡献的中国博士学位获得者”称号。
　　庞志成，曾获中国科学院自然科学一等奖。
　　庞志成，长期在北京理工大学从事〈物理化学〉课程和〈物质结构〉课程的教学工作，担任主讲教授；并讲授研究生课程〈化学计量学〉，同时从事物理化学领域（质子交换膜、燃料电池动力学）的科研工作，发表科研论文十余篇。

内页插图

目录

第一章 原子轨道理论
第一节 卢瑟福原子模型
第二节 原子光谱规律
第三节 玻尔的氢原子理论
第四节 索末菲的椭圆轨道理论
第五节 玻尔理论的局限性

第二章 原子结构量子力学理论
第一节 光的奇妙特性
第二节 实物微粒的波动性
第三节 奇怪的测不准关系
第四节 奥妙无穷的薛定谔方程
第五节 箱中粒子如何波动
第六节 氢原子和类氢离子的球形态
第七节 薛定谔方程解开了氢原子和类氢离子的奥秘
第八节 氢原子和类氢离子波函数的性质
第九节 如何解开多电子原子的结构
第十节 电子自旋和泡利原理
第十一节 原子核外电子是如何排布的

第三章 分子结构理论
第一节 化学键如何把原子结合成分子
第二节 氢分子离子的结构
第三节 分子轨道法构造双原子分子
第四节 双原子分子的轨道能级图
第五节 定域分子轨道和杂化原子轨道
第六节 休克尔分子轨道法构造共轭分子
第七节 共轭分子中离域∏π键的特征量
第八节 如何构造简单的多原子分子

第四章 分子的对称性
第一节 分子对称性的概念
第二节 分子对称性的分类
第三节 分子的对称性和分子的物理性质

第五章 配合物结构
第一节 配合物的概念
第二节 配位场理论
第三节 特殊配键与特殊配合物

第六章 晶体结构
第一节 晶体的点阵结构
第二节 晶体学的基本定律
第三节 晶体的宏观对称性
第四节 晶胞、晶系和14种空间点阵
第五节 晶体的微观对称性
第六节 晶体的×射线衍射
第七节 金属晶体
第八节 共价晶体
第九节 离子晶体
第十节 氢键晶体和分子晶体
第十一节 混合键型晶体

第七章 原子核结构理论
第一节 原子核的结构和基本性质
第二节 核结构电磁力理论
第三节 星系结构电磁力理论
参考文献

前言/序言

好的，这是一份为您撰写的图书简介，聚焦于其他相关主题，确保不涉及《物质结构原理新编》的具体内容。 --- 图书名称：《量子化学基础与应用：从理论到计算实践》 引言：探索分子世界的微观奥秘 在现代化学、材料科学乃至生物学的交叉前沿，对物质微观结构和反应机理的精确理解是推动技术革新的核心驱动力。分子体系的性质——无论是其光谱特征、反应活性、还是宏观的物理化学表现——无不根植于其电子结构和原子核的排列方式。然而，这些微观过程极其复杂，传统实验手段往往只能提供有限的快照。《量子化学基础与应用：从理论到计算实践》 正是为解决这一挑战而精心编撰的专著。 本书旨在系统阐述描述和预测分子体系行为的理论基础，并着重介绍如何将这些理论应用于实际的计算化学研究中。我们相信，通过掌握量子化学的语言，读者将能够跨越经典物理学的局限，深入洞察物质存在的本质。本书不仅适用于对理论化学有浓厚兴趣的研究生和科研人员，也是化学、物理、材料科学等相关专业本科高年级学生进行深入学习的理想参考教材。 第一部分：理论基石——量子力学的核心概念 本部分将读者带入量子化学的理论殿堂，奠定坚实的数学和物理学基础。我们从薛定谔方程的建立与意义入手，详细讨论其在分子体系中的应用。 第一章：量子力学的基本公设与数学框架 本章回顾了量子力学的基本假设，包括波函数、算符、本征值问题。重点阐述了线性代数在处理多粒子系统中的应用，如狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的引入与运用，这为后续的变分法和微扰理论打下了必要的数学工具基础。我们详细分析了角动量和自旋的概念，这是理解电子排布和光谱特性的关键。 第二章：原子结构与能级 本章专注于单电子体系——氢原子和类氢离子的精确求解。通过分离变量法求解薛定谔方程，详细推导了电子轨道的形状（$s, p, d, f$ 轨道）和能量的精确解析解。随后，我们将讨论如何将这些概念扩展到多电子原子，引入了泡利不相容原理、洪特规则和 Aufbau 叠加原理，解释了元素周期表的结构起源及其化学性质的规律性。 第三章：近似方法与变分原理 鉴于多电子原子和分子的薛定谔方程通常无法精确求解，本章聚焦于不可或缺的近似方法。我们深入探讨了变分原理的核心思想，阐明了如何通过选择合理的试函数来获得能量的上限。在此基础上，详细介绍了著名的变分法（如 Hartree-Fock 近似）的推导过程，包括 Fock 算符的构建和迭代求解的机制。 第二部分：分子体系的描述——从基组到轨道理论 在建立了理论框架后，本部分将焦点转向实际的分子结构描述。分子轨道的概念、电子的关联效应以及计算的实施是本部分的核心内容。 第四章：分子轨道理论与 LCAO 近似 本章核心讲解了如何使用线性组合原子轨道（LCAO）方法来构建分子轨道。我们详细分析了双原子分子（如 $ ext{H}_2^+$ 和 $ ext{H}_2$）的成键与反键特性，清晰区分了 $sigma$ 和 $pi$ 键的形成。随后，我们将 LCAO 延伸至复杂分子，讨论了 Huckel 分子轨道（HMO）理论在处理共轭体系，如苯和丁二烯中的应用，特别是对 $pi$ 电子体系能量和反应活性的预测。 第五章：电子关联的引入：超越平均场 Hartree-Fock 方法由于忽略了电子之间的瞬时相互作用（电子关联），在描述键的断裂、激发态以及精细的能量差异时存在局限性。本章将深入探讨如何克服这一限制。我们详细介绍了后自洽场（Post-HF）方法，包括 Møller-Plesset 微扰理论（MPn 方法，特别是 MP2 的具体计算流程）和耦合簇理论（Coupled Cluster, CC），阐明了这些方法在提供高精度能量预测方面的优势与计算成本的权衡。 第六章：密度泛函理论（DFT）：现代计算化学的主流 密度泛函理论（DFT）是当前计算化学中最广泛应用的方法。本章系统地介绍了 DFT 的基本原理，特别是 Hohenberg-Kohn 定理和 Kohn-Sham 理论。我们将详尽讨论泛函的选择对计算结果精度的决定性影响，从早期的 LDA、GGA 到更先进的 meta-GGA 和混合泛函，并分析了它们在结构优化、频率计算和基态性质预测中的适用性。 第三部分：计算实践与应用扩展 理论知识的价值最终体现在其应用能力上。本部分将指导读者如何将前述理论转化为可靠的计算结果，并拓展至更复杂的化学问题。 第七章：计算化学的流程与基组的选择 本章是实践指导的关键。我们讨论了从分子结构输入、到选择方法、几何优化、频率分析、直至结果后处理的完整计算流程。特别强调了基组（Basis Sets）对计算准确性和效率的决定性影响，详细比较了从最小基组到高精度、包含极化函数和弥散函数的基组体系的特点与适用范围。 第八章：反应机理的探索与过渡态的确定 化学反应的本质在于分子如何跨越能量势垒。本章专注于如何使用量子化学方法来定位反应物的最低能量构象、产物的结构以及反应的过渡态（Transition State）。我们讲解了能量扫描、虚拟位移法和基于二阶导数（Hessian 矩阵）的鞍点搜索算法，确保找到的临界点确实是过渡态。 第九章：激发态理论与光谱预测 理解分子如何与光相互作用是解析光谱信息的关键。本章介绍描述激发态的理论方法，特别是时间和依赖性的密度泛函理论（TD-DFT）和精确的 EOM-CC（Equation-of-Motion Coupled Cluster）方法。我们将结合具体的例子，展示如何计算紫外-可见吸收光谱、荧光发射以及振动光谱，并将计算结果与实验数据进行对比验证。 第十章：周期性固体与表面化学的量子描述 将分子量子化学扩展到无限周期性体系是材料科学中的重要一环。本章介绍了晶体周期性边界条件的数学描述，以及平面波基组和投影缀加波（PAW）等技术在描述金属、半导体和离子晶体中的应用。重点讨论了 Kohn-Sham 理论在计算固体能带结构和晶格常数中的优势。 结语：面向未来的展望 《量子化学基础与应用：从理论到计算实践》提供了一套完整的工具箱，使读者能够独立或合作地解决前沿科学问题。化学与计算科学的融合正以前所未有的速度发展，我们期望本书能激励读者持续探索，运用这些强大的理论工具，揭示更多物质世界中尚未被触及的奥秘。 ---