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圖解量子化學:一本讀懂橫跨所有化學領域的學問
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圖解量子化學:一本讀懂橫跨所有化學領域的學問

作者: 齋藤勝裕
出版社: 臺灣東販
出版日期: 2021-07-12
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內容簡介

量子化學橫跨所有化學領域
可說是化學根本的學問

  化學底下可再分成有機化學、無機化學、高分子化學、生物化學、分析化學等多個子領域。
  而量子化學則是一門橫跨所有化學領域,可說是化學根本的學問。
  將「量子力學」的原理運用在化學上,就是所謂的「量子化學」,
  可說明原子與電子的行為,以及分子結構、物理性質、反應性等等。
  本書將用直觀的方式,簡單說明這門學問的內容。

  化學不是只有實驗,某些化學領域僅在腦中思考理論,「量子化學」就是其中之一。
  說到化學的理論,一般人可能會有種「一堆數學式」的印象,但量子化學並非如此。
  量子化學是一門「透過圖形思考的理論」。
  化學反應中,分子會分解、融合,或者扭曲變形。
  看著圖中分子形狀的改變,一邊畫圖一邊思考,這就是量子化學。
  要不要試試看呢?歡迎進入量子化學的世界。

 


作者介紹

作者簡介

齋藤勝裕


  1945年5月3日出生。1974年日本東北大學研究所理學研究科博士課程修畢,現為名古屋工業大學名譽教授。理學博士。專業領域包含有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。主要著作有《絶対わかる化学シリーズ》全18冊(講談社)、《わかる化学シリーズ》全16冊(東京化學同人)、《わかる×わかった! 化学シリーズ》全14冊(OHM社)、《マンガでわかる有機化学》《毒の科学》(以上,SB Creative)、《「発酵」のことが一冊でまるごとわかる》、《「食品の科学」が一冊でまるごとわかる》、《元素がわかると化学がわかる》(以上,Beret出版);中文版著作有《科學料理:從加工、加熱、調味到保存的美味機制》(世茂)等。
 


目錄

第Ⅰ部 量子力學
第1章 何謂量子化學
1-1 說明牛頓力學無法說明的現象
1-2 微粒子只能擁有分離的數值
1-3 無法同時精確得知兩個數值
1-4 我們只能用機率來表示電子的位置
1-5 微粒子同時具有量子的性質與波的性質
1-6 用方程式來表示電子的性質與行為
 
第2章 直線上的粒子運動
2-1 量子力學基礎中的基礎
2-2 為什麼會出現量子數
2-3 波函數的平方可表示粒子的存在機率
2-4 量子化學的最重要事項
2-5 考慮到原子結構的量子力學基礎事項
量子化學之窗 穿隧效應
 
第Ⅱ部 量子化學與原子、分子結構
第3章 原子結構
3-1 組成所有物質的微粒子
3-2 現代原子模型的建立需仰賴量子力學
3-3 原子中的電子以什麼樣的狀態存在?
量子化學之窗 為什麼要從「K」開始?
3-4 各軌域皆有其特有能量
3-5 軌域的形狀各有特色
3-6 電子會以何種狀態填入哪個軌域?
 
第4章 化學鍵
4-1 原子藉由化學鍵組成分子
4-2 原子軌域重疊所產生的鍵結
量子化學之窗 量子化學與計算機
4-3 分子軌域的計算基本上由+-×÷構成
4-4 用微分求算能量的極小值
4-5 軌域能量才是量子化學的精隨
 
第5章 分子軌域法與鍵能
5-1 形成鍵結的成鍵軌域與破壞鍵結的反鍵軌域
5-2 原子間距離改變時,鍵能也會改變
量子化學之窗 觀看原子與分子
5-3 電子進入不同軌域時,鍵能也不一樣
5-4 可旋轉且強度較高的σ鍵與不可旋轉且強度較低的π鍵
5-5 單鍵、雙鍵、三鍵
 
第6章 混成軌域與共軛分子
6-1 由電子組成的混肉漢堡排
6-2 最基本的混成軌域
量子化學之窗 團簇
6-3 由雙鍵、三鍵組成的混成軌域
6-4 介於單鍵與雙鍵之間
量子化學之窗 鍵角
6-5 由3個、5個、7個等奇數個碳所組成的共軛分子
量子化學之窗 球狀共軛分子
 
第Ⅲ部 量子化學與分子的物理性質、反應性
第7章 共軛分子的分子軌域
7-1 分子軌域法的基礎
7-2 共軛分子的分子軌域法基礎
7-3 軌域函數擁有獨特的對稱性
7-4 共軛分子愈長,能階的間隔就愈狹窄
量子化學之窗 分子軌域函數與能階的整理
7-5 環丁二烯與苯的分子軌域
量子化學之窗 分子軌域計算
 
第8章 分子的物理性質與分子軌域
8-1 為什麼共軛分子比較穩定?
量子化學之窗 分子的穩定性
8-2 π電子位於何處?
8-3 應視為幾個鍵?
8-4 自由基會以分子的哪個部分進行反應?
量子化學之窗 「就算跌倒,也不要馬上站起來」
8-5 什麼是芳香族?
8-6 芳香族化合物的性質與反應性
 
第9章 分子的發光、呈色與分子軌域
9-1 為什麼分子會發光?
量子化學之窗 色彩的三原色
9-2 水銀燈與霓虹燈的發光原理
9-3 OLED是下個世代的電視
9-4 發光與呈色屬於不同現象
9-5 為什麼漂白劑能去除顏色?
量子化學之窗 危險!別混在一起!
 
第10章 熱反應與光反應
10-1 加熱或照光都會起化學反應
10-2 原子與分子會用最外側的軌域參與反應
10-3 鏈狀化合物轉變成環狀化合物的反應
量子化學之窗 伍德沃德教授與諾貝爾獎
10-4 環中原子彼此相連,形成兩個環的反應
10-5 氫在碳之間移動的反應
量子化學之窗 理論與實驗
 
附錄章
二維、三維空間的粒子運動
1 平面上的粒子運動
2 分析平面上的粒子運動
3 波函數與能階
4 函數的表現
5 能階與簡併
6 三維空間的粒子運動與極座標
 

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