量子化學基礎

《量子化學基礎 》是2012年化學工業出版社出版的圖書，作者是楊照地。該書主要介紹了量子力學基礎、簡單體系的量子力學精確解、電子自旋和Pauli原理、近似方法等內容。

基本介紹

• 書名：量子化學基礎
• 作者：楊照地
• ISBN： 9787122127679
• 出版社： 化學工業出版社
• 出版時間：2012年2月5日
• 裝幀：平裝

內容簡介

《量子化學基礎》共分十一章，內容包括量子力學基礎、簡單體系的量子力學精確解、電子自旋和Pauli原理、近似方法、分子點群與群論初步、原子光譜項和雙原子分子光譜項、自洽場分子軌道理論、價鍵理論、密度泛函理論、分子模擬、量子化學套用實例。

《量子化學基礎》是作者從事量子化學教學和科研工作的總結，可作為綜合性大學、高等師範院校化學專業碩士研究生必修課或本科生選修課教學用書，也可作為其他專業研究生的選修課用書或供從事相關專業的科技人員參考。

目錄

第1章量子力學基礎1

11量子論的誕生1

111黑體輻射——Planck的量子假說1

112光電效應——Einstein的光子學說2

113氫原子光譜——Bohr的原子結構理論3

12實物粒子的波粒二象性和不確定關係4

121de Broglie波4

122de Broglie波的統計解釋5

123不確定關係5

13波函式與Schrdinger方程7

131波函式7

132Schrdinger方程8

14算符及其性質10

141算符的概念10

142算符代數及對易10

143線性算符12

144Hermite算符12

15本徵函式的性質14

151本徵方程和本徵函式14

152Hermite算符本徵函式的本徵值15

153簡併本徵函式的線性組合和態疊加原理16

154Hermite算符非簡併本徵函式的正交性16

155同一Hermite算符簡併本徵函式的正交化17

156Hermite算符本徵函式的完備性17

157任意函式向正交歸一函式集合的展開18

158平均值19

16對易算符的本徵函式20

161算符對易定理20

162矩陣元定理21

17算符和力學量22

171算符化規則22

172不同力學量同時有確定值的條件22

173動量和坐標算符的對易規則23

18宇稱算符和宇稱性24

19量子力學公設26

110角動量27

1101角動量的經典力學表示27

1102角動量算符表示式28

1103角動量算符的對易關係29

思考題30

習題30

第2章簡單體系的量子力學精確解32

21一維空間中的自由質點32

22一維勢箱中運動的質點33

23變數分離與三維勢箱中運動的質點35

24一維諧振子36

25中心力39

26剛性轉子41

27氫原子和類氫離子42

271單電子體系的定態Schrdinger方程42

272Φ方程解43

273Θ方程解44

274R(r)方程解47

275單電子原子的波函式48

276量子數的物理意義49

277氫原子基態的電子云圖示51

278氫原子的波函式圖形52

28氫分子離子的精確解54

思考題55

習題56

第3章電子自旋和Pauli原理58

31電子自旋58

32Pauli原理61

321全同粒子61

322對稱函式和反對稱函式61

323從非對稱函式構成對稱和反對稱函式62

324Pauli原理63

33Slater行列式63

思考題65

習題65

第4章近似方法66

41變分法66

411最低能量原理66

412變分法67

413變分法的擴展67

414線性變分法68

42定態微擾理論69

421非簡併能級的微擾理論69

422簡併能級的微擾理論73

43H+2基態的變分法與微擾法處理比較77

431變分法77

432微擾法83

思考題85

習題85

第5章分子點群與群論初步87

51群的概念87

511群的定義87

512相似變換、共軛元素和類87

513群的乘法表87

52對稱操作與對稱元素88

53對稱點群89

54矩陣表示和特徵標95

55可約表示與不可約表示97

551可約表示97

552不可約表示98

553可約表示的約化100

56特徵標表101

57直積表示的特徵標101

58群論與量子力學102

581波函式作為不可約表示的基102

582投影算符與分子軌道105

583矩陣元的計算108

584雜化軌道109

思考題112

習題113

第6章原子光譜項和雙原子分子光譜項114

61原子光譜項114

611原子的電子組態114

612原子的量子數和角動量的耦合114

613原子光譜項116

614原子光譜項對應能級的相對大小118

615原子能級和原子光譜的關係119

616原子光譜項的推求119

62雙原子分子光譜項122

621同核雙原子分子的電子組態122

622分子的電子譜項123

623譜項波函式124

624實例126

625光譜支項127

思考題127

習題127

第7章自洽場分子軌道理論129

71電子態計算中的基本近似129

711非相對論的分子Hamilton量129

712BornOppenheimer近似129

713軌道近似130

72閉殼層分子的能量表達式131

73分子軌道的自洽場理論133

731Coulomb算符和交換算符133

732HartreeFock方程134

733Roothann方程135

74開殼層分子139

75從頭算方法141

76分子軌道中的係數和集居數分析144

77離域分子軌道和定域分子軌道146

771甲烷的離域分子軌道146

772甲烷的定域分子軌道149

773定域MO與離域MO的關係150

78電子相關與組態相互作用151

思考題153

習題154

第8章價鍵理論155

81氫分子的VB法處理155

82VB法與MO法的比較158

821MO法所得氫分子基態波函式158

822VB法所得氫分子基態波函式158

823分子的VB波函式與MO波函式的寫法159

83多原子分子的VB法處理160

831價鍵結構和共振160

832四個單電子原子組成的分子ABCD161

833參量化163

84水分子的VB處理165

85共振能167

思考題168

習題169

第9章密度泛函理論170

91ThomasFermi模型170

92HohenbergKohn定理171

93KohnSham方法172

94HF方法與DFT方法的能量比較173

95含時密度泛函理論174

思考題175

習題175

第10章分子模擬176

101力場176

1011力場作用項的一般式177

1012比較常見的力場179

102分子力學179

1021分子力學的算法180

1022最佳化中要注意的幾點問題181

1023分子力學的套用181

103分子動力學183

1031積分方法183

1032初始化185

1033粒子受力的計算187

1034分子動力學的套用191

思考題194

習題194

第11章量子化學套用實例195

111Gaussian運行指南：輸入和輸出195

1111Gaussian03輸入檔案195

1112分子幾何的輸入195

1113關鍵字(Key Words)197

1114輸出檔案198

112單點能的計算199

1121甲醛單點能的計算200

1122預測甲烷分子的NMR禁止常數200

113幾何最佳化201

114頻率計算203

115激發態205

1151CIS方法及乙烯激發態的計算205

1152甲醛激發態的最佳化和頻率計算206

1153TD方法208

116模擬化學反應208

1161過渡態的最佳化208

1162IRC計算209

117模擬溶液中的體系210

1171溶液中二氯乙烷不同構象間的能量差211

1172乙腈溶液中的甲醛振動頻率212

118QM/MM方法——ONIOM計算和套用212

習題214

附錄219

附錄Ⅰ一些基本的物理常數219

附錄Ⅱ特徵標表219

附錄Ⅲ二階線性常微分方程224

附錄ⅣΔ2算符的球極坐標變換225

參考文獻227