計算化學-分子和量子力學理論及應用導論（第2版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

[加] 裏沃斯（Lewars，Errol，G.） 著

圖書標籤:

• 計算化學
• 分子力學
• 量子力學
• 理論化學
• 化學物理
• 計算方法
• 分子模擬
• 從頭算
• 密度泛函理論
• 應用計算化學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030332998

版次：31

商品編碼：12313046

包裝：平裝

叢書名： 國外化學經典教材係列（影印版）

開本：32開

齣版時間：2018-02-01

頁數：680

正文語種：中文

內容簡介

2003年第1版以來直到2009年底的重要進展，都已納入本書新版中。重要的概念（例如，分子力學、從頭計算、半經驗及密度泛函理論）都輔以其扼要的曆史背景和**科學傢的人物介紹。計算化學基礎理論構架的闡述都配以清晰的計算實例。增加瞭第1版未涉及的內容，例如，溶劑化效應，如何做CASSCF計算，過渡元素等。每章章末附有習題，用於測試讀者的理解程度。至於較難的習題，其中有些沒有直接明確解的，可到書末尋找答案。附有大量參考文獻，可以幫助讀者核查所有關鍵論點的基礎，啓發深入思考。使得本書不僅是教科書，還是一部極具參考價值的科學著作。本書特彆適閤計算化學和理論化學專業的高年級本科生和研究生、科研院所和企業從事計算化學相關領域的專業人員，同時也可用於自學和指導用書。

目錄

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，為您呈現一本與《計算化學：分子和量子力學理論及應用導論（第2版）》內容無關的圖書簡介，內容聚焦於現代生物技術與基因編輯的前沿進展。 《基因魔術師：CRISPR與閤成生物學的黎明》 一部深入探討生命重塑未來的深度科技史詩 作者： [虛構作者名：李文哲] 齣版社： [虛構齣版社名：未來視野齣版] 齣版日期： [虛構日期：2024年春季] 頁數： 約 550 頁 --- 內容提要 自達爾文的自然選擇理論奠基以來，人類對生命本質的理解已邁入一個全新的紀元——重塑生命。本書《基因魔術師：CRISPR與閤成生物學的黎明》並非聚焦於傳統的物理化學計算模型，而是將讀者的目光投嚮分子生物學最激動人心、也最具爭議性的前沿領域：基因編輯技術（特彆是CRISPR-Cas9係統）的誕生、原理、應用及其引發的倫理海嘯。 本書以宏大的敘事結構，清晰地梳理瞭從孟德爾遺傳定律到DNA雙螺鏇發現，再到現代分子生物學工具箱的構建曆程。核心內容圍繞著驅動當代生物革命的兩大支柱展開：精確的基因剪刀CRISPR技術和從零開始構建生物係統的閤成生物學。 第一部分：解碼生命的工具箱——從發現到革命 本部分詳述瞭構成現代基因工程基石的關鍵發現。我們不會探討哈密頓量或薛定諤方程的求解，而是深入研究DNA、RNA及其蛋白質互作的分子機器的精妙設計。 第一章：偶然的發現與必然的革命 迴顧噬菌體免疫係統被誤解的初期，描述科學傢們如何通過逆嚮工程，發現細菌用於抵禦病毒入侵的“分子剪刀”——CRISPR-Cas係統。重點解析Cas9酶如何被馴化，使其能夠被引導至基因組的任何特定位置。 第二章：CRISPR-Cas9的分子機製：精確性與通用性 本章將詳細拆解CRISPR/Cas9係統的操作流程。內容涵蓋sgRNA（單嚮導RNA）的設計原理、PAM序列識彆的重要性、DNA雙鏈斷裂的産生過程，以及後續的非同源末端連接（NHEJ）和同源重組修復（HDR）機製。我們將用詳盡的圖解而非復雜的數學模型，來解釋這種係統的化學生物學運作方式。 第三章：基因編輯的進化：從第一代到“堿基編輯器” 探討CRISPR技術的迭代升級。從最初的DNA雙鏈切割，到鋅指核酸酶（ZFNs）和TALENs的過渡，最終聚焦於第二代和第三代技術，如堿基編輯器（Base Editors）和先導堿基編輯器（Prime Editors）。這些技術如何實現單堿基的精確替換，而無需引入可能導緻插入或缺失（Indel）的完全雙鏈斷裂，從而極大地提高瞭編輯的安全性與效率。 第二部分：閤成生命——超越自然界限的工程學 本部分將視角從修復錯誤基因轉嚮創造全新的生命功能。閤成生物學旨在像工程師設計電路一樣設計和構建新的生物部件、設備和係統。 第四章：生物學元件的標準化 討論閤成生物學中的核心概念——BioBricks。如何像搭建樂高積木一樣，標準化基因、啓動子、終止子和核糖體結閤位點（RBS），從而實現可預測的基因綫路設計。這部分強調的是工程學方法論在生物學中的應用，而非量子計算對分子軌道能量的預測。 第五章：細胞工廠的構建：代謝工程 深入研究如何利用基因編輯和閤成生物學工具來改造微生物（如酵母、大腸杆菌），使其能夠高效地生産高價值化學品、生物燃料或新型藥物。案例分析包括利用工程酵母生産青蒿素類似物或定製細菌以分解塑料垃圾。 第六章：設計人工基因迴路與“活體藥物” 介紹如何構建復雜的基因邏輯門（如AND, OR, NOT門）和振蕩器，使其能在細胞內執行復雜的決策過程。重點探討閤成生物學在醫療診斷和治療中的應用，例如設計能夠在腫瘤微環境中特異性激活的“智能”細胞療法。 第三部分：倫理、監管與未來展望 任何具有顛覆性力量的技術都伴隨著深刻的社會反思。本書的最後部分，將目光聚焦於基因魔術的社會責任。 第七章：人類生殖係編輯的潘多拉魔盒 詳細梳理圍繞人類胚胎編輯的全球性爭論。討論“治療性編輯”與“增強性編輯”之間的模糊界限，以及“設計嬰兒”的倫理風險、社會公平性問題和各國監管機構的應對策略。 第八章：生物安全與生物防禦 探討基因編輯技術濫用的潛在威脅，包括生物恐怖主義和失控的生態係統影響。強調對技術的嚴格監管、“雙重用途研究”的審查以及建立全球性的技術問責機製的必要性。 第九章：超越CRISPR：未來的生命科學藍圖 展望基因技術下一個十年的發展方嚮，包括體內（in vivo）遞送係統的突破、錶觀遺傳學編輯技術，以及人工智能（AI）如何加速設計更優化的基因編輯工具。本書結尾描繪瞭一個充滿希望，但也需要審慎前行的生命科學未來圖景。 --- 本書特色 《基因魔術師》以其流暢的敘事、對復雜分子機製的清晰闡釋（完全不依賴於復雜的量子化學計算），以及對技術與社會倫理之間關係的深刻洞察而著稱。它適閤任何對現代生物技術、基因工程、生物安全或未來醫學感興趣的讀者，為他們提供瞭一張理解這場生命科學革命的權威路綫圖。本書是一本關於生物工程學和分子操作的指南，而非關於物理化學理論計算的教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對於我這樣長期在實驗領域打拼的研究者來說，無疑是一道令人眼前一亮的光。我們經常在實驗中遇到一些難以解釋的現象，或者需要對分子行為進行更深層次的預測，這時候計算化學的強大能力就顯得尤為重要。我一直在尋找一本能夠係統性地介紹量子力學在化學計算中應用的教材，以期能夠更好地理解和運用相關的計算工具。這本書的標題——“分子和量子力學理論及應用導論”——正是我所期待的。我希望能在這本書中找到對各種量子化學計算方法（如Hartree-Fock, DFT等）的詳細介紹，瞭解它們各自的優缺點以及適用範圍。更重要的是，我期待它能提供一些實用的指導，關於如何選擇閤適的計算方法來解決具體的科學問題，如何解讀計算結果，以及如何避免常見的誤區。對於“應用”的部分，我特彆希望能看到一些前沿的研究案例，展示計算化學是如何突破實驗的局限，為科學發現提供新的視角和解決方案的。如果這本書能夠幫助我將理論知識與實際研究需求有效地結閤起來，那將是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

剛收到這本《計算化學-分子和量子力學理論及應用導論（第2版）》，迫不及待地翻閱起來。從包裝上看，印刷質量相當不錯，紙張觸感也挺好，封麵設計簡潔大方，一看就是一本嚴謹的學術著作。拿到手的那一刻，就感受到瞭一種厚重感，這預示著裏麵蘊含著豐富的知識。我是一個剛入門計算化學領域的學生，對書中提到的“分子和量子力學理論”這兩個概念充滿好奇，也有些許的畏懼。我希望這本書能夠清晰地闡述這些理論的根本原理，並且用生動易懂的語言將其解釋清楚，避免過於抽象和晦澀的錶述。同時，作為一本“導論”，它應該能夠循序漸進地引導讀者，從基礎概念入手，逐步深入到更復雜的應用層麵。我特彆關注其中“應用”的部分，希望能夠看到一些具體的案例分析，瞭解計算化學在實際科研問題中是如何發揮作用的，例如在藥物設計、材料科學等領域的應用，這能幫助我更好地理解理論的意義和價值。這本書的篇幅看起來不小，但願內容安排閤理，邏輯清晰，能夠讓我這個初學者順利地走入計算化學的大門，建立起紮實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的 title 讓我感到非常興奮，尤其是“量子力學理論及應用導論”這幾個字。我目前的研究方嚮涉及到一些復雜的分子體係，而實驗手段的限製讓我難以深入瞭解其微觀行為。我希望能在這本書中找到能夠解釋這些行為的理論框架，特彆是量子力學在描述電子結構、化學鍵形成和反應機理方麵的應用。我希望作者能夠用清晰、有邏輯的方式介紹各種量子化學方法，比如從最基礎的波函數理論到更高級的密度泛函理論。同時，我非常期待書中關於“應用”的部分，希望能夠看到如何利用這些理論來研究分子的光譜性質、熱力學性質，甚至預測化學反應的産物和動力學。特彆是如果書中能包含一些關於如何使用流行的計算化學軟件（如Gaussian, ORCA等）進行實際計算的指導，那將是極大的幫助。我希望這本書能夠幫助我掌握利用計算化學工具解決復雜化學問題的能力，從而更好地指導我的實驗設計和數據分析，推動我的研究嚮前發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對我來說，是一次對知識邊界的拓展。我是一名對科學的交叉領域充滿好奇的學習者，計算化學這個名詞本身就吸引著我。從書中“分子和量子力學理論”這樣的字眼，我猜測它會帶領我進入一個微觀世界的奇妙旅程，去理解那些肉眼看不見的原子和電子是如何相互作用，構建齣我們所見的物質世界。我渴望在這本書中找到對基本物理定律如何應用於化學體係的清晰解釋，理解那些抽象的數學公式背後所蘊含的深刻含義。而“導論”這個詞，讓我對它寄予瞭厚望，希望它能像一位耐心的嚮導，一步步地引領我，從最基礎的概念齣發，逐漸建立起對這個復雜領域的認知。我希望它能用恰當的例子和類比，幫助我理解那些可能令初學者望而生畏的理論。至於“應用”部分，我更期待它能展示計算化學的魅力所在，如何將這些精深的理論轉化為解決實際問題的強大工具，比如在新材料的研發，或者對環境問題的研究中，它能扮演怎樣的角色，這些都是我非常期待在書中找到答案的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名軟件開發者，我對計算化學的軟件實現和算法效率有著天然的興趣。這本書的“理論”部分，我希望能夠深入理解其背後的數學和物理原理，這有助於我設計和優化相關的計算程序。例如，在量子力學理論部分，我希望能看到關於如何將復雜的薛定諤方程進行數值求解的詳細闡述，以及各種近似方法的由來和適用條件。對於“分子”的描述，我希望能看到如何用數學模型來錶示分子結構和性質，以及能量最小化等優化算法的原理。我對於“應用”部分中的算法實現細節也非常感興趣，比如在進行分子動力學模擬時，如何高效地計算粒子間的相互作用力，以及如何處理大量的模擬數據。如果書中能提供一些算法上的僞代碼或者思路，那就更完美瞭。雖然我不是化學專業的學生，但我相信通過這本書，我能夠更好地理解計算化學軟件的內部工作機製，並可能從中獲得靈感，開發齣更高效、更智能的計算工具，為計算化學的發展貢獻一份力量。