量子化学 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

量子化学是理论化学的一个分支学科，是近代化学的理论基础。它是20世纪初发展起来的量子力学与化学结合用以研究化学问题的一门基础科学。量子化学理论和方法的不断发展，以及在高速电子计算机的应用，使得它不但能够探索并预言物质的结构和功能，而且已经有可能按照需求设计具有特定性能的化学物质，从而为“分子设计”及“分子工程”奠定了基础。

作为一门基础性的并有丰富应用前景的学科，量子化学已成为一门化学和有关学科的研究生必须完成的基础课程。经过数代师生切磋磨砺，对讲课的内容与素材精益求精的追求，才有了这本书。

这是一本适合于研究生的基础量子化学课程的教材，也可作为大学本科高年级学生学习量子化学的参考书。本书除了包含基础量子化学的内容外，还特色性地设计了计算化学和固体量子化学章节，以将量子化学基础知识用于实践的演练。

第1章 算符代数和量子力学基本原理

1.1 算符

1.1.1 基本概念

1.1.2 线性算符与Htermite算符

1.2 Schrodinger方程

1.2.1 状态函数和概率

1.2.2 Schrodinger方程

1.2.3 原子单位和Dirac符号

1.3 力学量算符

1.3.1 算符与量子力学

1.3.2 态的叠加原理

1.3.3 不同力学量同时有确定值的条件

1.4 量子力学基本假设

1.4.1 假设Ⅰ——波函数和概率

1.4.2 假设Ⅱ——力学量与线性Htermite算符

1.4.3 假设Ⅲ——力学量的本征函数和本征值

1.4.4 假设Ⅳ——状态随时间变化的Schrodinger方程

1.4.5 假设Ⅴ——全同性原理与Pauli原理

思考题

第2章 简单体系的Schrodinger方程及其解

2.1 一维谐振子

2.1.1 谐振子遵从Hooke定律

2.1.2 谐振子的Schrodinger方程及其解

2.1.3 谐振子的波函数的性质

2.1.4 谐振子解释双原子分子的红外光谱

2.2 角动量

2.2.1 单粒子体系的角动量

2.2.2 角动量的阶梯算符法

2.3 类氢离子

2.3.1 中心力场问题

2.3.2 双粒子问题约化为单粒子问题

2.3.3 类氢离子的Schrodinger方程的解

2.3.4 类氢轨道

2.4 特殊算符的本征函数和本征值

2.4.1 宇称算符

2.4.2 位置的本征函数

思考题

第3章 量子力学中的两种近似方法——变分法和微扰法

3.1 变分法

3.1.1 变分原理与变分法

3.1.2 线性变分函数与线性变分法

3.1.3 氦原子基态的变分处理

3.2 微扰理论

3.2.1 微扰的概念

3.2.2 非简并能级的微扰理论

3.2.3 简并能级的微扰理论

3.2.4 氦原子基态的微扰处理

思考题

第4章 多电子原子结构

4.1 电子自旋、Pauli原理和Hund规则

4.1.1 电子自旋

4.1.2 Pauli原理、Hund规则和核外电子的排布

4.1.3 Slater行列式

4.2 氦原子和锂原子的处理

4.2.1 氦原子和锂原子的微扰处理

4.2.2 基态氦原子和锂原子的变分处理

4.3 Hartree-Fock自洽场方法

4.3.1 多电子体系的Hamiltonian算符和方程

4.3.2 能量表示式

4.4 电子相关、组态与谱项、自旋与轨道作用

4.4.1 电子相关

4.4.2 组态与谱项

4.4.3 自旋与轨道作用

思考题

第5章 群论基础和化学应用

5.1 群论的基础知识

5.1.1 群的定义和群的乘法表

5.1.2 子群

5.1.3 类

5.2 分子对称性和对称点群

5.2.1 对称元素和对称操作

5.2.2 分子对称性

5.2.3 对称操作的乘积和互易

5.2.4 对称点群

5.2.5 各种分子点群

5.2.6 分子所属点群的系统判别方法

5.3 群表示理论

5.3.1 与对称操作对应的矩阵

5.3.2 同构和同态

5.3.3 群的矩阵表示

5.3.4 等价和可约表示

5.3.5 不可约表示和特征标表

5.4 群论在化学中的应用

5.4.1 群论与量子力学

5.4.2 群论与分子轨道理论

5.4.3 群论与分子振动

思考题

第6章 双原子分子结构

6.1 Born-Oppenheimer近似

6.2 双原子分子中的核运动

6.3 氢分子离子的量子力学精确解和近似解

6.3.1 H+2的精确解

6.3.2 H+2的近似解

6.4 H+2的激发态的分子轨道

6.5 双原子分子的分子轨道法

6.6 双原子分子的价键法

6.6.1 氢分子的价键法及其与分子轨道法的对比

6.6.2 双原子分子的分子轨道和价键波函数

6.7 基本定理

6.7.1 Virial定理

6.7.2 Hellmann-Feynman定理

6.7.3 静电定理

思考题

第7章 多原子分子结构

7.1 多原子分子电子结构

7.1.1 多原子分子的分子轨道法

7.1.2 多原子分子的电子组态和谱项

7.2 多原子分子的自洽场分子轨道法处理

7.2.1 LCAO-MO近似

7.2.2 闭壳层的Hartree-Fock-Roothaan方程

7.2.3 水分子的自洽场分子轨道理论处理

7.2.4 开壳层的Hartree-Fock-Roothaan方程

7.2.5 离域分子轨道和定域分子轨道

7.3 多原子分子的价键理论处理

7.3.1 水分子的价键理论处理

7.3.2 原子价态

7.3.3 价键理论的进展

思考题

第8章 计算化学简介

8.1 量子化学从头算（ab initio）方法

8.1.1 从头算计算的自洽场方程

8.1.2 从头算方法中的基组

8.1.3 能量梯度和平衡几何构型优化

8.2 半经验分子轨道方法

8.2.1 半经验分子轨道方法近似的理论推演

8.2.2 当代半经验分子轨道方法成功的基础

8.2.3 当代半经验分子轨道方法的进展

8.3 密度泛函理论

8.3.1 Hohenberg-Kohn定理

8.3.2 Kohn-Sham方法

8.3.3 几个DFT计算方法中处理交换一相关项的近似方案

8.3.4 DFT的计算和运行

8.3.5 TDDFT简介

8.4 电子相关的计算方法简介

8.4.1 电子相关和相关能计算

8.4.2 组态相互作用（CI）方法

8.4.3 多组态自洽场（MCSCF）方法

8.4.4 微扰理论（MP）

8.4.5 耦合簇（CC）方法

8.5 溶剂化效应

8.5.1 PCM方法

8.5.2 基于半经验卜tamiltorfian的SMx方法

8.6 相对论量子化学

8.6.1 Dirac方程

8.6.2 多粒子体系的微扰处理

8.6.3 直接求解Dirac方程

8.6.4 相对论密度泛函理论

8.7 大型量子化学计算程序的使用

8.7.1 关于量子化学计算程序

8.7.2 GaLlssian程序使用：分子结构优化与性质计算

8.7.3 Gaussian程序使用：过渡态计算

8.7.4 综合算例：2-亚氨基丁烷稳定构象及其异构化研究

思考题

第9章 基础固体量子理论简介

9.1 引言

9.2 周期场的电子状态

9.2.1 倒格子空间（κ空间）和Brillouin区

9.2.2 Bloch定理

9.2.3 周期性势场的电子运动

9.2.4 几个重要的概念

9.3 周期性场的晶体轨道法处理

9.3.1 原子轨道线性组合晶体轨道（LCAO-MO）

9.3.2 一些典型体系的简单晶体轨道法处理

9.3.3 自洽场晶体轨道法简介

9.4 一维导体的金属一绝缘体相变（Peierls相变）

思考题

参考文献

附录1 笛卡儿坐标与球坐标之间的变换关系

附录2 积分表

附录3 特征标表

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书籍介绍

《量子化学》已列入“十一五”国家重点图书出版规划“化学与应用化学丛书”，《量子化学》共9章：第1、2章为量子力学基本原理及其对一些简单体系的应用；第3章介绍变分法和微扰法；第4、6、7章从原子结构、双原子分子结构、多原子分子结构的层次，对量子化学基本理论和方法进行了全面的介绍；第5章涉及对称性和群表示理论及其应用；第8、9章则从应用的角度出发，介绍了计算化学方法与重要程序的应用，以及量子化学在固体化学方面的应用。

《量子化学》是高等学校拓宽和培养化学、化工专业研究生的科学素养和学术视野的教材，亦可作为化学、化工专业本科高年级学生及物理化学方向研究生的教材，还可作为相关专业学生、教师及科研技术人员的参考书。