计算化学-分子和量子力学理论及应用导论（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[加] 里沃斯（Lewars，Errol，G.） 著

图书标签:

• 计算化学
• 分子力学
• 量子力学
• 理论化学
• 化学物理
• 计算方法
• 分子模拟
• 从头算
• 密度泛函理论
• 应用计算化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030332998

版次：31

商品编码：12313046

包装：平装

丛书名： 国外化学经典教材系列（影印版）

开本：32开

出版时间：2018-02-01

页数：680

正文语种：中文

内容简介

2003年第1版以来直到2009年底的重要进展，都已纳入本书新版中。重要的概念（例如，分子力学、从头计算、半经验及密度泛函理论）都辅以其扼要的历史背景和**科学家的人物介绍。计算化学基础理论构架的阐述都配以清晰的计算实例。增加了第1版未涉及的内容，例如，溶剂化效应，如何做CASSCF计算，过渡元素等。每章章末附有习题，用于测试读者的理解程度。至于较难的习题，其中有些没有直接明确解的，可到书末寻找答案。附有大量参考文献，可以帮助读者核查所有关键论点的基础，启发深入思考。使得本书不仅是教科书，还是一部极具参考价值的科学著作。本书特别适合计算化学和理论化学专业的高年级本科生和研究生、科研院所和企业从事计算化学相关领域的专业人员，同时也可用于自学和指导用书。

目录

1 An Outline of What Computational Chemistry Is All About
1.1 What You Can Do with Computational Chemistry，
1.2 The Tools of Computational Chemistry
1.3 Putting It All Together
1.4 The Plulosophy of Computational Chemistry
1.5 Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

2 The Concept of the Potential Energy Surface
2.1 Perspective
2.2 Stationary Points
2.3 The Born-Oppenheimer Approximation
2.4 Geometry Optimization
2.5 Stationary Points and Normal-Mode Vibrations-Zero Point Energy
2.6 Symmetry
2.7 Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

3 Molecular Mecbanics
3.1 Perspective
3.2 The Basic Principles of Molecular Mechanics
3.2.1 Developing a Forcefield
3.2.2 Parameterizing a Forcefield
3.2.3 A Calculation Using Our Forcefield
3.3 Examples of the Use of Molecular Mechanics
3.3.1 To Obtain Reasonable Input Geometries for Lengthier（Ab Initio， Semiempirical or Density Functional） Kinds of
Calculations
3.3.2 To Obtain Good Geometries （and Perhaps Energies）for Small- to Medium-Sized Molecules
3.3.3 To Calculate the Geometries and Energies of Very Large Molecules， Usually Polymeric Biomolecules （Proteins
and Nucleic Acids）
3.3.4 To Generate the Potential Energy Function Under Which Molecules Move， for Molecular Dynamics or Monte Carlo
alculations
3.3.5 As a （Usually Quick） Gu ide to the Feasibility of， or Likely Outcome of， Reactions in Organic Synthesis
3.4 Geometries Calculated by MM
3.5 Frequencies and Vibrational Spectra Calculated by MM
3.6 Strengths and Weaknesses of Molecular Mechanics
3.6.1 Strengths
3.6.2 Weaknesses
3.7 Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

4 Introduction to Quantum Mechanics in Computational Chemistry
4.1 Perspective
4.2 The Development of Quantum Mechanics The Schrodinger Equation ，
4.2.1 The Origins of Quantum Theory： Blackbody Radiation and the Photoelectric Effect
4.2.2 Radioactivity
4.2.3 Relativity
4.2.4 The Nuclear Atom
4.2.5 The Bohr Atom N
4.2.6 The Wave Mechanical Atom and the Schrodinger Equation
4.3 The Application of the Schrodinger Equation to Chemistry by Huckel
4.3.1 Introduction
4.3.2 Hybridization
4.3.3 Matrices and Determinants
4.3.4 The Simple Huckel Method-Theory
4.3.5 The Simple Huckel Method-Applications
4.3.6 Strengths and Weaknesses of the Simple Huckel Method
4.3.7 The Determinant Method of Calculating the Huckel c's and Energy Levels
4.4 The Extended Huckel Method
4.4.1 Theory
4.4.2 An Illustration of the EHM： the Ptotonated Helium Molecule
4.4.3 The Extended Huckel Method-Applications
4.4.4 Strengths and Weaknesses of the Extended Huckel Method
4.5.Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

5 Ab initio Calculations，N
5.1 Perspective N N
5.2 The Basic Ptinciples of the Ab initio Method
5.2.1 Preliminaries
5.2.2 The Hartree SCF Method
5.2.3 The Hartree-Fock Equations
5.3 Basis Sets
5.3.1 Introduction
5.3.2 Gaussian Functions； Basis Set Preliminaries； Direct SCF
5.3.3 Types of Basis Sets and Their Uses
5.4 Post-Hartree-Fock Calculations： Electron Correlation
5.4.1 Electron Correlation
5.4.2 The Moller-Plesset Approach to Electron Correlation
5.4.3 The Configuration Interaction Approach To Electron Correlation-The Coupled Cluster Method
5.5 Applications of the Ab initio Method
5.5.1 Geometries
5.5.2 Energies
5.5.3 Frequencies and Vibrational Spectra
5.5.4 Properties Arising from Electron Distribution： Dipole Moments， Charges， Bond Orders， Electrostatic Potentials，
Atoms-in-Molecules （AIM）
5.5.5 Miscellaneous Properties-UV and NMR Spectra， Ionization Energies， and Electron Affinities
5.5.6 Visualhation
5.6 Strengths and Weaknesses of Ab initio Calculations
5.6.1 Strengths
5.6.2 Weaknesses
5.7 Summary
References N
Easier Questions
Harder Questions

6 Semiempirical Calculations
6.1 Perspective
6.2 The Basic Principles of SCF Semiempirical Methods
6.2.1 Preliminaries
6.2.2 The Pariser-Parr-Pople （PPP） Method
6.2.3 The Complete Neglect of Differential Overlap （CNDO） Method
6.2.4 The Intermediate Neglect of Differential Overlap （INDO） Method
6.2.5 The Neglect of Diatomic Differential Overlap （NDDO） Methods
6.3 Applications of Semiempirical Methods
6.3.1 Geometries
6.3.2 Energies
6.3.3 Frequencies and Vibrational Spectra
6.3.4 Properties Arising from Electron Distribution： Dipole Moments， Charges， Bond Orders
6.3.5 Miscellaneous Properties-UV Spectra， Ionization Energies and Electron Affinities
6.3.6 Visualization
6.3.7 Some General Remarks
6.4 Strengths and Weaknesses of Semiempirical Methods
6.4.1 Strengths
6.4.2 Weaknesses
6.5 Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

7 Density Functional Calculations
7.1 Perspective
7.2 The Basic Principles of Density Functional Theory
7.2.1 Preliminaries
7.2.2 Forerunners to Current DFT Methods
7.2.3 Current DFT Methods： The Kohn-Sham Approach
7.3 Applications of Density Functional Theory
7.3.1 Geometries
7.3.2 Energies
7.3.3 Frequencies and Vibrational Spectra
7.3.4 Properties Arising from Electron Distribution-Dipole Moments， Charges， Bond Orders， Atoms-in-Molecules
7.3.5 Miscellaneous Properties-UV and NMR Spectra， Ionization Energies and Electron Affinities， Electronegativity，
Hardness， Softness and the Fukui Function
7.3.6 Visualization
7.4 Strengths and Weaknesses of DFT
7.4.1 Strengths
7.4.2 Weaknesses
7.5 Summary
References
Easier Questions
Harder Questions

8 Some "Special" Topics： Solvation， Singlet Diradicals， A Note on Heavy Atoms and Transition Metals
8.1 Solvation
8.1.1 Perspective
8.1.2 Ways of Treating Solvation
8.2 Singlet Diradicals
8.2.1 Perspective
8.2.2 Problems with Singlet Diradicals and Model Chemistries
8.2.3 （1） Singlet Diradicals： Beyond Model Chemistries.
（2） Complete Active Space Calculations （CAS）
8.3 A Note on Heavy Atoms and Transition Metals
8.3.1 Perspective
8.3.2 Heavy Atoms and Relativistic Corrections
8.3.3 Some Heavy Atom Calculations
8.3.4 Transition Metals
8.4 Summary
References
Solvation
Easier Questions
Harder Questions
Singlet Diradicals
Easier Questions
Harder Questions
Heavy Atoms and Transition Metals
Easier Questions
Harder Questions

9 Selected Literature Highlights， Books， Websites， Software and Hardware
9.1 From the Literature
9.1.1 Molecules
9.1.2 Mechanisms
9.1.3 Concepts
9.2 To the Literature
9.2.1 Books
9.2.2 Websites for Computational Chemistry in General
9.3 Software and Hardware
9.3.1 Software
9.3.2 Hardware
9.3.3 Postscript
References
Answers
Index

好的，为您呈现一本与《计算化学：分子和量子力学理论及应用导论（第2版）》内容无关的图书简介，内容聚焦于现代生物技术与基因编辑的前沿进展。 《基因魔术师：CRISPR与合成生物学的黎明》 一部深入探讨生命重塑未来的深度科技史诗 作者： [虚构作者名：李文哲] 出版社： [虚构出版社名：未来视野出版] 出版日期： [虚构日期：2024年春季] 页数： 约 550 页 --- 内容提要 自达尔文的自然选择理论奠基以来，人类对生命本质的理解已迈入一个全新的纪元——重塑生命。本书《基因魔术师：CRISPR与合成生物学的黎明》并非聚焦于传统的物理化学计算模型，而是将读者的目光投向分子生物学最激动人心、也最具争议性的前沿领域：基因编辑技术（特别是CRISPR-Cas9系统）的诞生、原理、应用及其引发的伦理海啸。 本书以宏大的叙事结构，清晰地梳理了从孟德尔遗传定律到DNA双螺旋发现，再到现代分子生物学工具箱的构建历程。核心内容围绕着驱动当代生物革命的两大支柱展开：精确的基因剪刀CRISPR技术和从零开始构建生物系统的合成生物学。 第一部分：解码生命的工具箱——从发现到革命 本部分详述了构成现代基因工程基石的关键发现。我们不会探讨哈密顿量或薛定谔方程的求解，而是深入研究DNA、RNA及其蛋白质互作的分子机器的精妙设计。 第一章：偶然的发现与必然的革命 回顾噬菌体免疫系统被误解的初期，描述科学家们如何通过逆向工程，发现细菌用于抵御病毒入侵的“分子剪刀”——CRISPR-Cas系统。重点解析Cas9酶如何被驯化，使其能够被引导至基因组的任何特定位置。 第二章：CRISPR-Cas9的分子机制：精确性与通用性 本章将详细拆解CRISPR/Cas9系统的操作流程。内容涵盖sgRNA（单向导RNA）的设计原理、PAM序列识别的重要性、DNA双链断裂的产生过程，以及后续的非同源末端连接（NHEJ）和同源重组修复（HDR）机制。我们将用详尽的图解而非复杂的数学模型，来解释这种系统的化学生物学运作方式。 第三章：基因编辑的进化：从第一代到“碱基编辑器” 探讨CRISPR技术的迭代升级。从最初的DNA双链切割，到锌指核酸酶（ZFNs）和TALENs的过渡，最终聚焦于第二代和第三代技术，如碱基编辑器（Base Editors）和先导碱基编辑器（Prime Editors）。这些技术如何实现单碱基的精确替换，而无需引入可能导致插入或缺失（Indel）的完全双链断裂，从而极大地提高了编辑的安全性与效率。 第二部分：合成生命——超越自然界限的工程学 本部分将视角从修复错误基因转向创造全新的生命功能。合成生物学旨在像工程师设计电路一样设计和构建新的生物部件、设备和系统。 第四章：生物学元件的标准化 讨论合成生物学中的核心概念——BioBricks。如何像搭建乐高积木一样，标准化基因、启动子、终止子和核糖体结合位点（RBS），从而实现可预测的基因线路设计。这部分强调的是工程学方法论在生物学中的应用，而非量子计算对分子轨道能量的预测。 第五章：细胞工厂的构建：代谢工程 深入研究如何利用基因编辑和合成生物学工具来改造微生物（如酵母、大肠杆菌），使其能够高效地生产高价值化学品、生物燃料或新型药物。案例分析包括利用工程酵母生产青蒿素类似物或定制细菌以分解塑料垃圾。 第六章：设计人工基因回路与“活体药物” 介绍如何构建复杂的基因逻辑门（如AND, OR, NOT门）和振荡器，使其能在细胞内执行复杂的决策过程。重点探讨合成生物学在医疗诊断和治疗中的应用，例如设计能够在肿瘤微环境中特异性激活的“智能”细胞疗法。 第三部分：伦理、监管与未来展望 任何具有颠覆性力量的技术都伴随着深刻的社会反思。本书的最后部分，将目光聚焦于基因魔术的社会责任。 第七章：人类生殖系编辑的潘多拉魔盒 详细梳理围绕人类胚胎编辑的全球性争论。讨论“治疗性编辑”与“增强性编辑”之间的模糊界限，以及“设计婴儿”的伦理风险、社会公平性问题和各国监管机构的应对策略。 第八章：生物安全与生物防御 探讨基因编辑技术滥用的潜在威胁，包括生物恐怖主义和失控的生态系统影响。强调对技术的严格监管、“双重用途研究”的审查以及建立全球性的技术问责机制的必要性。 第九章：超越CRISPR：未来的生命科学蓝图 展望基因技术下一个十年的发展方向，包括体内（in vivo）递送系统的突破、表观遗传学编辑技术，以及人工智能（AI）如何加速设计更优化的基因编辑工具。本书结尾描绘了一个充满希望，但也需要审慎前行的生命科学未来图景。 --- 本书特色 《基因魔术师》以其流畅的叙事、对复杂分子机制的清晰阐释（完全不依赖于复杂的量子化学计算），以及对技术与社会伦理之间关系的深刻洞察而著称。它适合任何对现代生物技术、基因工程、生物安全或未来医学感兴趣的读者，为他们提供了一张理解这场生命科学革命的权威路线图。本书是一本关于生物工程学和分子操作的指南，而非关于物理化学理论计算的教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对我来说，是一次对知识边界的拓展。我是一名对科学的交叉领域充满好奇的学习者，计算化学这个名词本身就吸引着我。从书中“分子和量子力学理论”这样的字眼，我猜测它会带领我进入一个微观世界的奇妙旅程，去理解那些肉眼看不见的原子和电子是如何相互作用，构建出我们所见的物质世界。我渴望在这本书中找到对基本物理定律如何应用于化学体系的清晰解释，理解那些抽象的数学公式背后所蕴含的深刻含义。而“导论”这个词，让我对它寄予了厚望，希望它能像一位耐心的向导，一步步地引领我，从最基础的概念出发，逐渐建立起对这个复杂领域的认知。我希望它能用恰当的例子和类比，帮助我理解那些可能令初学者望而生畏的理论。至于“应用”部分，我更期待它能展示计算化学的魅力所在，如何将这些精深的理论转化为解决实际问题的强大工具，比如在新材料的研发，或者对环境问题的研究中，它能扮演怎样的角色，这些都是我非常期待在书中找到答案的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，对于我这样长期在实验领域打拼的研究者来说，无疑是一道令人眼前一亮的光。我们经常在实验中遇到一些难以解释的现象，或者需要对分子行为进行更深层次的预测，这时候计算化学的强大能力就显得尤为重要。我一直在寻找一本能够系统性地介绍量子力学在化学计算中应用的教材，以期能够更好地理解和运用相关的计算工具。这本书的标题——“分子和量子力学理论及应用导论”——正是我所期待的。我希望能在这本书中找到对各种量子化学计算方法（如Hartree-Fock, DFT等）的详细介绍，了解它们各自的优缺点以及适用范围。更重要的是，我期待它能提供一些实用的指导，关于如何选择合适的计算方法来解决具体的科学问题，如何解读计算结果，以及如何避免常见的误区。对于“应用”的部分，我特别希望能看到一些前沿的研究案例，展示计算化学是如何突破实验的局限，为科学发现提供新的视角和解决方案的。如果这本书能够帮助我将理论知识与实际研究需求有效地结合起来，那将是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

刚收到这本《计算化学-分子和量子力学理论及应用导论（第2版）》，迫不及待地翻阅起来。从包装上看，印刷质量相当不错，纸张触感也挺好，封面设计简洁大方，一看就是一本严谨的学术著作。拿到手的那一刻，就感受到了一种厚重感，这预示着里面蕴含着丰富的知识。我是一个刚入门计算化学领域的学生，对书中提到的“分子和量子力学理论”这两个概念充满好奇，也有些许的畏惧。我希望这本书能够清晰地阐述这些理论的根本原理，并且用生动易懂的语言将其解释清楚，避免过于抽象和晦涩的表述。同时，作为一本“导论”，它应该能够循序渐进地引导读者，从基础概念入手，逐步深入到更复杂的应用层面。我特别关注其中“应用”的部分，希望能够看到一些具体的案例分析，了解计算化学在实际科研问题中是如何发挥作用的，例如在药物设计、材料科学等领域的应用，这能帮助我更好地理解理论的意义和价值。这本书的篇幅看起来不小，但愿内容安排合理，逻辑清晰，能够让我这个初学者顺利地走入计算化学的大门，建立起扎实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名软件开发者，我对计算化学的软件实现和算法效率有着天然的兴趣。这本书的“理论”部分，我希望能够深入理解其背后的数学和物理原理，这有助于我设计和优化相关的计算程序。例如，在量子力学理论部分，我希望能看到关于如何将复杂的薛定谔方程进行数值求解的详细阐述，以及各种近似方法的由来和适用条件。对于“分子”的描述，我希望能看到如何用数学模型来表示分子结构和性质，以及能量最小化等优化算法的原理。我对于“应用”部分中的算法实现细节也非常感兴趣，比如在进行分子动力学模拟时，如何高效地计算粒子间的相互作用力，以及如何处理大量的模拟数据。如果书中能提供一些算法上的伪代码或者思路，那就更完美了。虽然我不是化学专业的学生，但我相信通过这本书，我能够更好地理解计算化学软件的内部工作机制，并可能从中获得灵感，开发出更高效、更智能的计算工具，为计算化学的发展贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的 title 让我感到非常兴奋，尤其是“量子力学理论及应用导论”这几个字。我目前的研究方向涉及到一些复杂的分子体系，而实验手段的限制让我难以深入了解其微观行为。我希望能在这本书中找到能够解释这些行为的理论框架，特别是量子力学在描述电子结构、化学键形成和反应机理方面的应用。我希望作者能够用清晰、有逻辑的方式介绍各种量子化学方法，比如从最基础的波函数理论到更高级的密度泛函理论。同时，我非常期待书中关于“应用”的部分，希望能够看到如何利用这些理论来研究分子的光谱性质、热力学性质，甚至预测化学反应的产物和动力学。特别是如果书中能包含一些关于如何使用流行的计算化学软件（如Gaussian, ORCA等）进行实际计算的指导，那将是极大的帮助。我希望这本书能够帮助我掌握利用计算化学工具解决复杂化学问题的能力，从而更好地指导我的实验设计和数据分析，推动我的研究向前发展。