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出版者:

作者:Levine, Raphael D.

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:2009-8

价格:605.00元

装帧:

isbn号码:9780521140713

丛书系列:

图书标签:

• 理论化学
• 化学
• MD
• 化学动力学
• 分子反应
• 反应速率理论
• 过渡态理论
• 量子化学
• 计算化学
• 分子模拟
• 碰撞理论
• 非绝热过程
• 势能面

物理化学前沿：从微观到宏观的演化图景 书名：《物理化学前沿：从微观到宏观的演化图景》 作者：[此处留空，模拟作者信息] 出版社：[此处留空，模拟出版社信息] 出版时间：[此处留空，模拟出版时间] --- 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面而深入的物理化学视角，聚焦于物质在不同尺度和能量条件下的基本原理、实验方法及其在现代科学和工程中的应用。本书摒弃了传统教材中按部就班的线性结构，转而采用“主题驱动”的方式，将热力学、统计力学、量子化学和动力学等核心概念编织在一个统一的框架内，强调跨学科的联系与前沿进展。全书结构宏大，内容精深，力求展现物理化学作为连接基础科学与应用科学的桥梁作用。 --- 第一部分：基础与框架——热力学与统计力学的宏大叙事 本部分奠定了理解物质宏观性质的理论基石，重点在于如何通过微观粒子（原子、分子）的行为来解释可观测的宏观现象，如相变、化学平衡和能量转换效率。 第一章：热力学——平衡态的能量学 本章深入探讨了经典热力学的三大定律及其在复杂系统中的应用。重点关注吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能的精确定义，以及它们如何作为驱动化学反应和物理过程的内在动力。详细讨论了非理想系统中的活度、化学势的修正，以及电化学体系中的能斯特方程的普适性。特别引入了信息论的热力学视角，探讨了信息熵与物理熵之间的联系，为后续的统计力学打下基础。 第二章：统计力学基础——从微观到宏观的桥梁 本章是全书的理论核心之一。我们详细阐述了正则系综、微正则系综和大正则系综的构建与应用。重点在于推导配分函数（Partition Function）在描述系统热力学性质中的关键作用。章节着重于玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布的物理意义及其在不同温度和密度条件下的适用性。通过详细的数学推导，展示了如何从分子层面的量子态能量计算出宏观的内能、熵和压力。对晶格振动（如德拜模型）和理想气体行为的精确描述是本章的实践核心。 第三章：相平衡与非均匀系统 本章聚焦于多组分多相体系的平衡问题。详细分析了拉乌尔定律和亨利定律的适用范围与局限性。重点讨论了临界现象，如范德华方程的修正及其在临界点附近的回归行为。引入了界面现象的热力学，包括表面张力、毛细现象和吸附等基本概念，并将其与胶体和软物质物理学的前沿研究方向相连接。 --- 第二部分：物质的结构与电子结构——量子力学的精细刻画 本部分将视角收缩至原子和分子层面，运用量子力学原理来解释物质的内在结构、电子排布及其光谱性质。 第四章：量子力学基本原理与一电子原子 本章重述了薛定谔方程的物理意义，重点讲解了角动量算符、自旋角动量和泡利不相容原理。通过求解氢原子和类氢原子的薛定谔方程，详述了量子数、能级结构和原子轨道（s, p, d, f）的波函数形态。引入了变分法和微扰论作为处理复杂多电子体系的数值工具。 第五章：多电子原子与分子轨道理论 本章的核心是理解化学键的本质。详细阐述了哈特里-福克（Hartree-Fock, HF）方法的基本思想，并解释了如何通过自洽场（SCF）计算来近似求解多电子体系的电子结构。重点介绍了分子轨道（MO）理论，包括线形组合法（LCAO-MO），用于解释双原子和简单多原子分子的基态电子构型和键级。对HOMO-LUMO能隙的物理意义及其与反应活性的关联进行了深入探讨。 第六章：光谱学——物质与辐射的相互作用 本章探讨了分子在不同电磁波段下的吸收和发射特征，这是验证和探究电子结构的最直接手段。详细分析了转动、振动和电子跃迁的量子力学选择定则。重点介绍了高分辨光谱技术（如傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱）在解析分子结构和动力学过程中的应用。此外，对核磁共振（NMR）和电子顺磁共振（EPR）的原理及其在结构解析中的强大能力进行了详细论述。 --- 第三部分：过程与变化——化学动力学与反应速率理论 本部分将重点从静态的平衡态转移到动态的演化过程，探讨化学反应和物理弛豫的速率规律和机理。 第七章：宏观化学动力学与反应机理 本章从实验现象出发，建立宏观反应速率定律，讲解了零级、一、二级反应的积分形式与微分形式。深入讨论了反应级数、反应定数（速率常数）的温度依赖性，即阿累尼乌斯方程的精确含义。重点分析了复杂反应中的稳态近似法和平衡假设法，用于推导出实际反应的分子级机理模型。 第八章：碰撞理论与过渡态理论 本章从微观角度解释反应速率的本质。首先阐述了碰撞理论（Collision Theory），分析了碰撞频率、碰撞截面和活化能的物理内涵。随后，系统地介绍了过渡态理论（Transition State Theory, TST）。详细推导了基于统计力学和平衡假设的速率常数表达式，并讨论了反应热力学函数（如ΔG‡）在描述反应势垒时的重要性。对“反应截面”和“反应路径”的概念进行了细致的辨析。 第九章：分子束实验与反应动力学 本章聚焦于现代实验技术如何揭示反应的瞬时细节。详细介绍了分子束技术（例如，交叉分子束实验）在测量反应微分截面和能量分布方面的优势。讨论了“反应窗口”的概念，以及如何通过实验数据来重建分子反应的势能面（Potential Energy Surface, PES）的细节。本章强调了对能量分配（平动、转动、振动能量）的精确测量如何指导理论模型的修正。 --- 第四部分：介观体系与前沿领域 本部分将视野扩展到复杂的介观系统、表面化学以及受限环境中的物理化学现象，展示了该学科在解决当代科学挑战中的核心地位。 第十章：化学反应在表面的动态学 本章集中讨论了异相催化反应的物理化学基础。首先介绍固体表面的电子结构与吸附理论，区分了化学吸附和物理吸附的差异。随后，详细讨论了Langmuir、BET等经典吸附等温线，并引入了Eley-Rideal (ER)和Langmuir-Hinshelwood (LH)等反应机理模型。重点分析了表面反应中的活化能与几何因素对催化效率的决定性影响。 第十章：溶液中的过程与介观现象 本章探讨了溶剂环境对分子行为的深刻影响。分析了溶剂的极性和结构对电解质溶解度的影响（如Debye-Hückel理论的修正）。详细讨论了溶剂松弛过程、电荷转移反应的Marcus理论，解释了溶剂重组能如何在电子转移反应中起到关键的动力学作用。此外，引入了软物质和高分子体系中的热力学和动力学问题，如临界胶束浓度和聚合物链的统计行为。 第十二章：非平衡态的视角与复杂系统的演化 本书的收官部分探讨了超越平衡态的物理化学前沿。关注了耗散结构理论的原理，探讨了在远离平衡态时系统如何通过能量和物质的持续交换来维持有序状态。讨论了随机过程、布朗运动的精确描述，以及它在生命科学和纳米尺度输运中的应用。强调了对光化学过程的解析，包括激发态的寿命、能级间的交叉和光诱导的分子重排机理。 --- 结语 《物理化学前沿：从微观到宏观的演化图景》力图提供一个连贯且富有洞察力的知识体系，不仅涵盖了经典物理化学的核心概念，更着重展现了该领域如何与量子计算、材料科学、生物物理学等新兴学科深度融合。本书适合高年级本科生、研究生以及致力于深化理论基础的科研工作者深入研读。通过对这些基本原理的掌握，读者将能够以更深刻的视角理解物质世界的复杂性和演化规律。

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这本书给我带来的冲击远超我的预期，它不仅仅是一本关于化学反应动力学的教材，更像是一场关于物质世界基本规律的哲学思辨。作者在梳理分子反应动力学这一庞大体系时，展现了一种极其宏大的视角，他将不同尺度的现象——从量子隧穿效应到流体动力学中的湍流——巧妙地联系起来，揭示了其背后共同的动力学原理。我尤其被书中关于“信息”和“熵”在化学反应中的作用的讨论所吸引，这让我重新思考了我们习以为常的化学过程。作者并非简单地罗列公式和理论，而是深入浅出地探讨了这些概念的哲学含义，以及它们如何影响我们理解化学反应的本质。书中对复杂系统动力学的引入，更是令人耳目一新，它将化学反应置于一个更广阔的框架下，与其他自然科学中的复杂系统进行类比，这极大地拓展了我的思维边界。尽管有些章节的内容对我来说仍然具有挑战性，但我能够感受到作者在努力打破学科之间的壁垒，试图构建一个更加统一和完整的科学认知体系。这本书绝对不是一本轻松的读物，但它所带来的思想启迪和知识深度，是我在其他同类书籍中难以找到的。

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当我拿到这本书的时候，我并没有预期它会如此“硬核”。它就像一个精密运转的机械装置，每一个齿轮、每一个螺丝都经过精心设计和打磨。作者在讲解基本概念时，毫不含糊，而是直接切入核心，用严谨的数学语言和物理模型来描述分子的运动和能量转化。这对于那些追求精确和深度理解的读者来说，无疑是极大的福音。我尤其喜欢书中对量子动力学部分的深入探讨，那些复杂的薛定谔方程和算符运算，在作者的引导下，似乎不再那么令人望而生畏，反而展现出一种内在的美感。书中对于激光与分子相互作用的研究，更是让我看到了如何利用外部能量来精确地调控化学反应，这种“精细化”的控制能力，简直是化学家们梦寐以求的。虽然我需要花费大量的时间去消化其中的内容，但每一次的阅读都能让我收获颇丰，都能让我对分子反应动力学这一领域有一个更深层次的认识。这本书无疑是为那些希望在这一领域深耕的学者准备的，它不提供捷径，但它提供了一条通往真正理解的清晰道路。

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说实话，我选择这本书时，并没有抱有太高的期望，只是觉得它可能包含一些我正在研究的领域中的具体方法。然而，这本书所呈现出的学术深度和广度，令我惊喜不已。作者在处理每一个分支领域时，都显得游刃有余，对不同学派的观点都有清晰的阐述和批判性的分析。我特别欣赏书中关于实验技术和理论计算相互促进的论述，它强调了两者之间的不可分割性，以及它们如何共同推动着分子反应动力学的发展。书中对光谱学、质谱学以及各种先进的探测技术的介绍，让我对如何“观察”和“测量”微观反应有了更深刻的认识。同时，作者对各种理论模拟方法的分析，也让我看到了计算化学在预测和理解反应机理方面的强大潜力。值得一提的是，书中对一些前沿研究方向的展望，也给我提供了宝贵的参考，让我能够更好地把握未来的研究趋势。尽管有些部分的理论推导相当复杂，但我认为作者在保持学术严谨性的同时，也努力为读者提供清晰的理解路径。这本书无疑将成为我案头的重要参考书，为我未来的学术研究提供坚实的基础。

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老实说，一开始被这本书的标题吸引，是因为我一直对化学反应背后的动力学过程非常好奇。翻开它，果然没让我失望。作者的叙述风格非常直观，很多复杂的概念都被拆解得非常易懂，就像在听一位经验丰富的老师在娓娓道来。我特别欣赏书中那种循序渐进的讲解方式，从最基本的反应速率理论，到更复杂的非平衡态动力学，每一步都铺垫得恰到好处。让我印象深刻的是，作者在解释一些关键的理论模型时，会引用一些经典的实验案例，比如著名的哈龙化合物分解反应，通过这些生动的例子，我能更直观地理解理论的实际应用价值。书中关于统计学在动力学分析中的作用的论述也十分精彩，让我认识到理解一个宏观反应的背后，离不开对大量微观分子行为的统计规律的把握。虽然有些章节涉及到一些高深的数学推导，但我认为作者已经尽力做到清晰明了，并且在关键地方给出了必要的解释和提示，这对于我这样的读者来说，无疑是一种极大的帮助。总的来说，这本书是一本非常适合入门的读物，它用一种非常友好的方式，引导读者进入分子反应动力学的奇妙世界。

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这本书简直是物理化学领域的一座宝藏，虽然我刚接触到它，但那种扑面而来的深刻和广博已经让我心生敬畏。作者在开篇就对分子反应的本质进行了引人入胜的探讨，那种对微观世界精密运作的描绘，仿佛能让我亲眼看到原子和分子在空间中舞蹈，能量如何在碰撞中传递和转化。书中对于理论框架的构建，从量子力学的基础到统计力学的高级应用，都呈现出一种严谨而清晰的逻辑。尤其让我印象深刻的是，作者并没有仅仅停留在理论的象牙塔中，而是通过大量的实例和图示，将抽象的概念具象化，让即使是对这一领域不太熟悉的读者也能逐步领略其精妙之处。我特别喜欢其中关于势能面的讨论，它就像一张描绘反应路径的地图，清晰地指明了反应发生的“地形”，让我能够理解为何某些反应会更容易发生，而另一些则需要巨大的能量激活。此外，书中对计算化学方法的介绍也相当到位，虽然我还没有深入研究，但能够预见到它将是未来研究不可或缺的工具。总而言之，这本书为我打开了一个全新的视野，让我对分子世界的复杂性有了更深的理解，也激起了我进一步探索的强烈兴趣。

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