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出版者:

作者:宋其圣 编

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2009-3

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787030220356

丛书系列:科学版学习笔记系列

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《晶体结构与对称性基础》 一、本书概览与定位 本书《晶体结构与对称性基础》旨在为材料科学、物理学、化学（特别是固体化学和矿物学方向）的研究人员、高年级本科生及研究生提供一套全面、深入且实用的晶体学理论基础。它不聚焦于无机化学的传统反应机理或热力学计算，而是将核心精力集中于描述物质在三维空间中的周期性排列规律——晶体结构——及其内在的几何对称性。 本书的结构设计力求逻辑严密，从最基本的几何概念出发，逐步攀升至复杂的空间群理论，确保读者能够扎实掌握理解和解析晶体结构所需的数学和物理工具。我们避开了普通无机化学教材中对晶体场理论、配位化学选择性等微观化学性质的详细讨论，转而专注于宏观的几何拓扑和对称守恒原理。 二、内容详述 第一部分：晶体学的几何基础 1. 周期性与晶格的概念建立： 本部分首先明确了晶体的周期性本质。我们引入了平移对称性的核心概念，并详细阐述了布拉维点阵（Bravais Lattices）的数学定义。通过向量代数，清晰界定了晶胞（Unit Cell）的选择自由度，重点区分了原胞（Primitive Cell）与单位晶胞（Conventional Cell）的差异，并讨论了如何通过矩阵变换实现晶胞之间的转换，例如从立方系到六方系的转换示例。 2. 晶体学符号系统： 如何高效地描述晶体内部的原子位置和晶面方向是本学科的关键。本书对米勒指数（Miller Indices, $(hkl)$）的引入极为详尽。我们不仅介绍了指数的几何意义（与晶面法线的关系），还深入探讨了其在倒易空间（Reciprocal Space）中的应用，这为后续的X射线衍射分析奠定了基础。同时，还包括了晶带轴、晶带面的概念及其在晶体形貌学中的应用。 3. 晶体结构的描述与计数： 这一章侧重于将抽象的晶格概念具体化。我们系统分类了七大晶系（Triclinic to Cubic），并详细列出了每种晶系下可能出现的布拉维格子类型。通过大量实例图解，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、密堆积（HCP）等，读者可以直观理解原子是如何在三维空间中进行最有效率的堆积。重点分析了密堆积结构的堆叠顺序（ABA vs. ABC）及其对宏观性质的潜在影响。 第二部分：点群与空间群理论 这是本书的核心与难点所在，也是其区别于一般化学教材的关键所在。 4. 晶体对称要素与点群： 对称性是理解晶体结构内在秩序的钥匙。本部分严格按照群论的定义，介绍构成晶体的基本对称操作：恒等（Identity）、旋转轴（Rotation Axes, $n$）、反演中心（Inversion Center, $ar{1}$）和反射面（Mirror Planes, $m$）。我们详细推导了晶体学中允许的旋转轴（1, 2, 3, 4, 6），并解释了为什么5次旋转和大于6次的旋转在周期性晶体中是不允许的（五重对称禁戒定理的几何证明）。最终，本书将所有允许的对称操作组合起来，构建了32种点群（Crystallographic Point Groups）的完整列表及其施蒂芬符号（Schoenflies Notation）。 5. 复合对称元素与空间群的构建： 为了描述非中心对称或包含平移的结构，本书引入了两种特殊的复合对称元素：螺旋轴（Screw Axis, $n_k$）和滑移面（Glide Plane, $a, b, c, n$）。详细解释了这些元素如何通过旋转与平移的组合来实现更复杂的周期性对称。基于点群和这些新的平移对称元素，我们最终导出了完整的 230个空间群（Space Groups） 的系统分类。本书提供了一份精简但准确的空间群符号表，并指导读者如何解读国际空间群表征（International Tables for Crystallography, Vol. A）中的信息，如原子坐标集合、对称操作列表等。 第三部分：结构解析与应用导论 6. 结构分析的物理基础（侧重几何）： 本章将几何理论与实验方法相联系，但重点在于解释为什么结构分析能得到特定的结果，而非详细的仪器操作。我们阐述了布拉格定律（Bragg's Law）的几何推导，并聚焦于倒易空间中的衍射条件。对于立方晶系，我们推导了衍射指标（$hkl$）与晶格常数的关系，并深入分析了如何利用衍射斑点的有无来确定晶体的体心、面心或底心性质，即衍射消光规则（Systematic Absences），这完全是基于晶胞内原子位置的平移对称性所致。 7. 结构对称性与物理性质的关系： 本书的最后一部分探讨了对称性对材料宏观可观测性质的约束。重点讨论了群论在物性中的应用，包括但不限于： 铁电性、压电性与热释电性： 阐明了材料必须具备哪些点群对称性才能表现出这些电学特性。例如，缺少反演中心是铁电性的必要条件。 光学各向异性： 讨论了双折射现象与晶体对称性之间的关系。 结构相变： 从几何对称性破缺的角度分析相变过程，引入了李特尔-多依林（Landau）理论的几何学基础。 三、本书特色 数学严谨性： 全书基于群论和几何代数进行推导，确保概念的准确性，而非停留在定性描述。 图例丰富： 配备了大量晶胞、对称轴、滑移面和晶体结构的透视图示，特别是对于空间群中抽象对称操作的分解图解。 专业深度： 专注于晶体学本身，深度覆盖了32点群和230空间群的完整体系，为专业研究打下坚实基础。 四、适用读者 本书适合于已经掌握基础化学键理论和基础物理概念的读者，特别是： 1. 从事固态物理、凝聚态物理、材料工程、矿物学、无机结构化学领域的研究人员。 2. 正在进行或即将开始从事X射线衍射、中子散射等结构表征工作的学生和科研人员。 3. 需要深入理解晶体对称性对材料性能（如介电性、导电性、机械性能）影响的工程师。

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这本书的语言风格真是独树一帜，非常具有个人色彩，读起来有一种久违的、仿佛在和一位老学长探讨学术问题的亲切感。作者似乎深谙“授人以渔”的道理，书中很少出现那种直接给你标准答案的叙述方式。相反，他更倾向于提出一个核心的疑问，然后引导读者一步步去寻找答案的路径。这种“苏格拉底式”的教学方法，极大地激发了我的主动思考。比如，在讨论过渡金属络合物的配位场理论时，他没有直接给出强场和弱场的能量分裂图，而是先用实验现象——比如不同配体对溶液颜色的影响——来引入问题，让我们自己去思考，什么样的电子排布才能解释这些宏观变化。这种“先现象，后理论”的顺序，让知识的习得过程充满了探案的乐趣。而且，笔记中穿插了一些非常个人化的“避坑指南”，比如“当你遇到甲醛和浓硫酸反应时，请务必先检查你的通风系统，并准备好足量的冰浴”，这种兼具专业性与生活化的提醒，让人感到作者不仅知识渊博，而且非常体贴入微。

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我是一个对化学光谱学有着浓厚兴趣的业余爱好者，市面上相关的书籍大多要么过于学术化，充斥着大量复杂的傅里叶变换和矩阵运算，让我这个非专业人士望而却步；要么又过于科普化，虽然能讲个大概意思，却在深度上总感觉差了一口气。而这本笔记的出现，简直是为我量身定做的“桥梁”。它巧妙地平衡了理论深度与可读性。例如，在处理核磁共振（NMR）的化学位移问题时，作者没有直接抛出屏蔽常数的计算公式，而是先从电子云密度和磁各向异性效应的“定性”理解入手，通过几个经典的苯环和乙炔的例子，让读者先建立起直观的图像感。等到引入数学模型时，我已经完全理解了每个参数背后的物理意义，所以公式不再是死板的符号堆砌，而是对实际现象的精确描述。最让我惊喜的是，笔记中收录了大量作者自己动手做的实验心得记录，比如如何通过调整溶剂极性来观察特定官能团的信号漂移，这些“一线经验”是任何标准教材都无法提供的宝贵财富，极大地拓宽了我的视野。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的靛蓝色调，配上仿佛由微观粒子构成的抽象图案，立刻就给人一种严谨而又充满探索欲的感觉。我是在一家独立书店里偶然翻到的，当时只是被那种沉静的气质吸引。翻开内页，首先映入眼帘的是清晰工整的手写体注释，字迹遒劲有力，仿佛作者在每一个知识点上都倾注了极大的心血。它不像教科书那样冰冷地堆砌公式和概念，更多的是一种“对话”的氛围。比如，在阐述晶体结构的部分，作者没有直接给出复杂的布拉维点阵图，而是用非常形象的比喻，将原子想象成堆叠的水果，一下子就把空间想象力给调动起来了。我特别欣赏作者在处理复杂反应机理时所采用的“推理链”构建方式，每一步推导都交代得清清楚楚，逻辑链条紧密得像瑞士机械表。读起来丝毫没有枯燥感，反而像在跟随一位经验丰富的老教授进行私人辅导，那些原本晦涩难懂的能级跃迁、分子轨道理论，都变得触手可及。这本书的排版也极其用心，大量的留白让眼睛得到了很好的休息，偶尔穿插的思维导图和对比表格，更是点睛之笔，极大地提高了知识的吸收效率。

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说实话，我拿到这本书的时候，对它的期望值其实是比较低的，毕竟市面上“学习笔记”类书籍质量参差不齐，很多都是东拼西凑的摘要汇总。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。它的结构组织逻辑简直可以用“艺术品”来形容。它不是按照传统的元素周期表顺序推进，而是采用了“主题驱动”的方式。例如，它会花一个专门的章节来探讨“酸碱性的环境依赖性”，将布朗斯台德酸碱理论、路易斯酸碱理论，甚至涉及到非水溶液中的异常电导现象，全部整合到一个宏观的讨论框架内。这种跨章节的知识点整合能力，极大地锻炼了读者的系统思维。我发现，以前我总是在孤立地记忆知识点，而阅读这本书后，我开始能够看到不同反应类型之间隐藏的共同规律。作者对热力学和动力学的结合处理尤其精妙，他没有把它们割裂开，而是清晰地阐述了“为什么有些反应在理论上可行（热力学有利）却无法实现（动力学受阻）”，并给出了速率控制的关键步骤分析，这对于理解化学反应的实际过程至关重要。

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我是一位致力于从事材料科学研究的初级研究员，对于基础无机化学的扎实程度直接影响到后续工作。这本书为我提供了一个极佳的“知识重塑”平台。它最突出的优点在于对“对称性”在化学中的应用进行了深入而又不失生动的阐述。对于分子轨道理论和晶体场理论的讲解，完全避开了繁复的群论推导，转而聚焦于点群对称操作如何影响轨道简并性和光谱活性。这种处理方式使得原本被视为高深莫测的理论工具，瞬间变得实用起来。作者通过对几个经典结构（如正四面体和八面体）的详细分解，展示了如何利用对称性来预测分子的红外活性和拉曼活性，这对于我们分析新合成化合物的结构至关重要。此外，笔记中对“结构与性能”这一核心主题的把握非常到位，它不仅仅停留在描述结构，而是始终将结构变化与最终材料的功能特性（如催化活性、导电性）紧密联系起来，让学习目标更加明确和具有应用导向性。这本书无疑是一份高质量的学习工具，能帮助科研人员快速回顾并深化对基础原理的理解。

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一般吧。。无机知识多且杂碎。。没有机系统。。

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试水来的……

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一般吧。。无机知识多且杂碎。。没有机系统。。

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试水来的……

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