物质结构学习指导

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出版者:科学出版社
作者:陈启明
出品人:
页数:324
译者:
出版时间:2010-2
价格:32.00元
装帧:B5平装
isbn号码:9787030263896
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 结构化学
  • 教科书
  • 物理化学
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  • 物质结构
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具体描述

《物质结构学习指导(第2版)》由陈启明、高剑南、倪行编著,本书是在《物质结构学习指导》(科学出版社,1999)基础上修订而成。全书分8章,前加绪论。本书对第一版的章节结构稍作调整,每章的最后一节为自测题及答案,其余节由重要内容一览、内容提要与典型例题组成。全书突出结构决定性能、性能反映结构的学科思想,注意与中学化学教学的联系,使学生能在更高的层次上理解中学化学的内容。另外,增加专业英语词汇和英语自测题,为双语教学提供方便。

《物质结构学习指导(第2版)》可作为高等师范院校和综合性大学物质结构(结构化学)课程的辅助教材,也可供专升本、函授及自学物质结构(结构化学)的读者阅读和参考。

《精妙的分子设计:从基础原理到前沿应用》 本书聚焦于现代化学、材料科学以及生物学交叉领域中至关重要的分子层面设计与调控,旨在为读者提供一套系统、深入且高度实用的知识框架。 本书并非传统意义上的“物质结构”教材,而是立足于理解和操控物质在微观尺度上行为的设计导向型工具书。我们深知,仅仅描述现有结构的静态知识已不足以应对当代科研与工业的挑战,关键在于如何根据特定需求,主动构建具有期望性能的新型物质。 第一部分:设计哲学与基础框架(Fundamentals of Molecular Architecture) 本部分奠定了分子设计的理论基石,强调从量子力学到宏观性能的桥梁构建。 第一章:量子力学的直观应用与计算化学基石 本章将深入探讨如何将抽象的薛定谔方程转化为可操作的设计工具。我们将详述电子结构计算(如密度泛函理论DFT)在预测分子稳定性、反应活性位点以及光谱特征中的核心作用。重点不在于复杂的数学推导,而在于如何正确选择泛函、基组,并对计算结果进行严谨的物理化学解释。我们将对比半经验方法与从头算方法的适用性边界,指导读者进行高效的计算资源管理。 第二章:结构-性质关系的定量化(QSPR/QSAR) 分子设计成功的关键在于预测。本章详细阐述了定量结构-性质关系(QSPR)和定量结构-活性关系(QSAR)的构建流程。我们将重点解析描述符(Descriptors)的物理意义——包括拓扑指数、电子描述符和几何描述符——它们如何量化分子“形状”、“电性”和“亲疏水性”。读者将学习如何利用统计学工具(如偏最小二乘法PLS)建立可靠的模型,实现对新分子热力学稳定性、溶解度乃至催化效率的初步筛选。 第三章:超分子自组装的驱动力 设计不仅仅是针对单个分子,更是关于分子如何相互作用形成有序结构。本章聚焦于非共价键的“弱相互作用”力量:氢键网络、π-π堆叠、范德华力以及疏水效应。我们将深入剖析溶剂效应如何调控这些相互作用的平衡,并介绍“硬/软酸碱”理论在预测离子与配体结合强度中的应用,为设计功能性超分子组装体奠定基础。 第二部分:功能性分子单元的定向合成与调控(Targeted Synthesis Modules) 本部分将设计思想转化为具体的分子构建单元,侧重于合成化学的前沿技术如何服务于精确设计。 第四章:柔性链的构象控制与聚合物拓扑设计 对于涉及软物质和高分子系统的设计,构象的自由度是决定最终性能的瓶颈。本章探讨了如何利用主链取代基、侧链空间位阻以及单体序列(如梯度共聚物、嵌段共聚物)来精确控制聚合物链的缠结、玻璃化转变温度(Tg)和链段排列。我们将介绍活性聚合技术(如RAFT, ATRP)如何实现对分子量分布和拓扑结构的纳米级控制。 第五章:孔隙结构与界面工程 许多高性能材料(催化剂、吸附剂、电池电解质)的效率取决于其孔隙结构和表面化学。本章细致解析了金属有机骨架(MOFs)和共价有机框架(COFs)的设计原理。重点讨论如何通过选择合适的有机连接体和金属节点,在保持高比表面积的同时,引入特定的功能性位点(如手性口袋、路易斯酸位点),实现对目标物分子的选择性捕获或转化。 第六章:光响应性与电活性分子开关设计 动态材料是前沿研究的热点。本章聚焦于如何将外部刺激(光、电、pH)转化为可逆的结构变化。我们将分析顺反异构化(如偶氮苯)、电致变色材料的分子轨道重排机制,并探讨如何通过分子内电荷转移(ICT)机制增强荧光探针的信噪比,指导设计具有快速响应速度和高疲劳寿命的智能材料。 第三部分:前沿应用中的设计挑战与解决方案(Advanced Design Paradigms) 本部分将理论和模块化的知识应用于解决当前科学界面临的重大挑战,强调跨学科的融合。 第七章:药物递送系统(DDS)的纳米载体优化 在生物医学领域,设计核心在于“靶向性”和“可控释放”。本章不讨论药物的药理活性,而是专注于载体的物理化学优化。我们将分析聚合物胶束的临界胶束浓度(CMC)与其封装效率的关系,以及如何利用表面PEG化(Stealth Coating)来规避网状内皮系统(RES)的清除。此外,还将深入讨论pH敏感型或酶敏感型触发机制的设计,确保药物在目标组织(如肿瘤微环境)的特异性释放。 第八章:多功能异质结的界面匹配设计 在能源转换(光伏、电催化)中,器件效率往往受限于不同组分界面的能级错配和载流子传输瓶颈。本章讨论如何利用晶格匹配原则设计异质结,例如钙钛矿太阳能电池中的界面缓冲层。我们将引入能带工程的概念,指导读者如何通过表面官能团化或界面掺杂来调控肖特基势垒高度,从而实现高效的电荷分离和提取。 第九章:人工智能辅助下的分子发现(AI-Driven Molecular Discovery) 面向未来,人工设计正与机器学习深度融合。本章介绍如何将前面讨论的结构描述符和性质数据转化为训练集。我们将梳理生成模型(如变分自编码器VAE、生成对抗网络GAN)在分子空间中进行“逆向设计”的流程,即根据期望的性能指标,让AI模型“生成”合理的化学结构,从而极大地加速从“猜想”到“合成”的周期。 --- 本书特色与读者定位: 本书的独特之处在于其强烈的“由果溯因,由需导构”的设计导向。它要求读者不仅理解现有物质的结构如何决定其性质(分析思维),更重要的是掌握如何根据特定性能目标来反推所需的分子结构和合成路径(综合与创造性思维)。 本书适合高年级本科生、研究生以及在材料科学、药物化学、高分子工程和计算化学领域工作的科研人员和工程师。阅读本书,您将掌握的不是对既有知识的简单复述,而是驾驭和创造新物质的强大工具箱。

作者简介

目录信息

第二版前言
第一版前言
绪论
0.1 物质结构研究的主要内容
0.2 物质结构的学科价值
0.3 学习物质结构的一些建议
第1章 量子力学基础
1.1 微观粒子运动的特性
1.1.1 重要内容一览
1.1.2 内容提要
1.1.3 典型例题
1.2 量子力学的基本假定
1.2.1 重要内容一览
1.2.2 内容提要
1.2.3 典型例题
1.3 量子力学的简单运用
1.3.1 重要内容一览
1.3.2 内容提要
1.3.3 典型例题
1.4 自测题及答案
参考文献
第2章 原子的结构与性质
2.1 单电子原子的结构
2.1.1 重要内容一览
2.1.2 内容提要
2.1.3 典型例题
2.2 量子数与波函数
2.2.1 重要内容一览
2.2.2 内容提要
2.2.3 典型例题
2.3.多电子原子的结构
2.3.1 重要内容一览
2.3.2 内容提要
2.3.3 典型例题
2.4 原子光谱
2.4.1 重要内容一览
2.4.2 内容提要
2.4.3 典型例题
2.5 元素周期表及元素的周期性质
2.5.1 重要内容一览
2.5.2 内容提要
2.5.3 典型例题
2.6 自测题及答案
参考文献
第3章 双原子分子的结构与性质
3.1 氢分子离子的结构
3.1.1 重要内容一览
3.1.2 内容提要
3.1.3 典型例题
3.2 分子轨道理论和双原子分子结构
3.2.1 重要内容一览
3.2.2 内容提要
3.2.3 典型例题
3.3 分子轨道法与价键法初步比较
3.3.1 内容提要
3.3.2 典型例题
3.4 自测题及答案
参考文献
第4章 分子的对称性和点群
4.1 分子的对称性
4.1.1 重要内容一览
4.1.2 内容提要
4.1.3 典型例题
4.2 点群
4.2.1 重要内容一览
4.2.2 内容提要
4.2.3 典型例题
4.3 自测题及答案
参考文献
第5章 多原子分子的结构与性质
5.1 饱和分子的结构
5.1.1 重要内容一览
5.1.2 内容提要
5.1.3 典型例题
5.2 共轭分子的结构与HMO法
5.2.1 重要内容一览
5.2.2 内容提要
5.2.3 典型例题
5.3 缺电子分子的结构
5.3.1 重要内容一览
5.3.2 内容提要
5.4 自测题及答案
参考文献
第6章 配位化合物的结构与性质
6.1 价键理论
6.1.1 重要内容一览
6.1.2 内容提要
6.1.3 典型例题
6.2 晶体场理论
6.2.1 重要内容一览
6.2.2 内容提要
6.2.3 典型例题
6.3 分子轨道理论
6.3.1 重要内容一览
6.3.2 内容提要
6.3.3 典型例题
6.4 自测题及答案
参考文献
第7章 测定分子结构的实验方法
7.1 双原子分子光谱
7.1.1 重要内容一览
7.1.2 内容提要
7.1.3 典型例题
7.2 多原子分子光谱
7.2.1 重要内容一览
7.2.2 内容提要
7.2.3 典型例题
7.3 核磁共振
7.3.1 重要内容一览
7.3.2 内容提要
7.3.3 典型例题
7.4 光电子能谱简介
7.4.1 重要内容一览
7.4.2 内容提要
7.4.3 典型例题
7.5 自测题及答案
参考文献
第8章 晶体结构与性质
8.1 晶体的点阵理论
8.1.1 重要内容一览
8.1.2 内容提要
8.1.3 典型例题
8.2 X射线衍射法
8.2.1 重要内容一览
8.2.2 内容提要
8.2.3 典型例题
8.3 结晶化学
8.3.1 重要内容一览
8.3.2 内容提要
8.3.3 典型例题
8.4 自测题及答案
参考文献
附录
Ⅰ 表示单位倍数和分数的冠词
Ⅱ 常用的数学公式
Ⅲ 常用的物理常数和一些物理量在两种单位制中的对照及换算
Ⅳ 两种不同单位制中一些公式的对照表
Ⅴ 范德华半径、共价半径和金属原子半径(单位:pm)
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的排版和装帧设计,虽然朴素,却透露着一种对内容本身的尊重。纸张的选择手感极佳,保证了长时间阅读的舒适度,这对于一本需要反复查阅和标记的专业书籍来说至关重要。更重要的是,书中所有公式的推导都保持了高度的清晰度,无论是上标、下标还是希腊字母,都界限分明,有效地避免了在阅读复杂数学表达式时产生的视觉疲劳和混淆。这细节处理体现了出版方的专业精神,也从侧面印证了内容本身的权威性。对于一个经常需要对照公式进行计算和验证的学生来说,这种无干扰的阅读体验,是衡量一本优秀参考书的关键标准之一。它真正做到了服务于学习者本身的需求。

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这本书的编排简直是教学艺术的典范。我过去接触过不少教材,往往是知识的堆砌,枯燥乏味,但这里完全不是这样。它巧妙地将理论推导与实际应用场景紧密结合,让理论不再是空中楼阁。例如,在讲解晶体衍射时,书中不仅给出了布拉格方程,还详细分析了X射线在材料分析中的实际案例,甚至配有清晰的图示来解释衍射图案的形成机制。这种“知其然,更知其所以然”的教学思路,极大地增强了学习的主动性和乐趣。读起来感觉像是一位经验丰富、循循善诱的导师在耳边细语,他知道你会在哪里卡壳,并提前为你铺设好平坦的路径。对于自学者来说,这种高质量的引导是至关重要的,它确保了学习的效率和对概念的扎实掌握,而不是停留在死记硬背的层面。

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令人惊喜的是,这本书在处理一些看似边缘化但实际影响深远的主题时,展现出了非凡的洞察力。比如,书中关于软物质和液晶态的介绍,并没有仅仅停留在宏观的流变学描述上,而是深入到了分子间相互作用和热力学涨落的层面。这使得原本被许多经典物理教材略过的领域,焕发出了新的活力。作者的叙事视角非常开阔,他似乎总能从微观基础出发,解释宏观世界中的奇特现象,比如肥皂泡的颜色、液晶显示屏的工作原理,这些都得到了清晰而令人信服的解答。这种连接感,让读者在学习基础知识的同时,能切实感受到物理学理论的强大解释力,体会到科学之美在于其普遍性和深刻性。

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这部作品的深度与广度着实令人惊叹,它构建了一个宏大而精密的知识体系,带领读者穿越物质世界的微观层面,触及宇宙运行的基本规律。作者在阐述复杂的物理概念时,运用了极其生动的类比和严谨的数学逻辑,使得那些原本晦涩难懂的理论变得触手可及。尤其值得称道的是,书中对量子场论与拓扑绝缘体等前沿领域的探讨,不仅展示了作者深厚的学术功底,更激发了读者对未知领域探索的无限热情。那种层层递进的叙事方式,仿佛引导着我们逐步揭开自然界的神秘面纱,每一次翻阅都像是一次智识上的攀登,最终抵达令人心胸开阔的境界。结构安排上,从基础的原子结构到复杂的多体问题,逻辑链条浑然天成,几乎没有可以挑剔的断裂点。对于任何渴望真正理解“物质如何存在”的求知者而言,这无疑是一份无价的财富。

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坦率地说,这本书的文字风格偏向于一种冷静而精准的学术陈述,它几乎没有花哨的辞藻,每一个句子都像是一个经过精密校准的仪器读数,直指核心。这种风格要求读者必须全神贯注,任何一次走神都可能导致对后续内容的理解产生偏差。然而,正是这种不妥协的严谨性,使得它在信息密度上达到了一个极高的水准。我特别欣赏其中对于“对称性”在物质性质中扮演角色的深入剖析,这种抽象概念的具象化处理,展现了极高的写作功力。虽然初读时可能会感到吃力,需要反复琢磨才能完全消化其中的深层含义,但一旦突破了那层薄膜,所获得的洞察力是其他通俗读物无法比拟的。它更像是一部需要被“攻克”的经典,而非轻松阅读的消遣之作。

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比教科书实用多了……每次做作业都不离手~每本教辅到我的手里最后的下场都是变成工具书……

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有第一版就可以不用第二版了

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比教科书实用多了……每次做作业都不离手~每本教辅到我的手里最后的下场都是变成工具书……

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....................................确实比教科书有用

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比教科书实用多了……每次做作业都不离手~每本教辅到我的手里最后的下场都是变成工具书……

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