LaTeX und Chemie (3) – Strukturformeln: das „chemfig“ Paket
Die Grundlagen sind nun gelegt. Dann können wir uns nun dem zuwenden, was all diejenigen mit Chemie-Unterricht verbinden, denen das Fach eines mit sieben Siegeln geblieben ist [1]: den Strukturformeln der organischen Chemie. In einer Antwort zu der Frage Can you make chemical structure diagrams in LaTeX?
habe ich auf fünf verschiedene Pakete hingewiesen, die das prinzipiell ermöglichen. Eines von ihnen, [cci]chemfig[/cci], soll hier kurz vorgestellt werden.
Erst noch einmal der Überblick. Folgende Themen werden außerdem behandelt:
- Die Grundlagen mit [cci]chemmacros[/cci]
- Summen- und Verhältnisformeln und Reaktionsgleichungen: die Pakete [cci]mhchem[/cci] und [cci]chemformula[/cci]
- Sicherheitsdaten: die Pakete [cci]rsphrase[/cci], [cci]hpstatement[/cci] und [cci]ghsystem[/cci]
- Nummerieren von Verbindungen: das [cci]chemnum[/cci] Paket
- Spezielle Diagramme: die Pakete [cci]modiagram[/cci], [cci]endiagram[/cci] und [cci]bohr[/cci]
[cci]chemfig[/cci] ist ein generisches Paket, was bedeutet, dass es mit LaTeX, plain TeX und ConTeXt verwendet werden kann. Es benötigt eTeX.
[cce lang=”latex”] \input chemfig.tex % mit plain TeX
\usepackage{chemfig} % mit LaTeX
\usemodule[chemfig] % mit ConTeXt[/cce]
Um die Strukturformeln zu zeichnen, wird unter der Haube TikZ verwendet. Der wichtigste Befehl ist [cce lang=”latex” inline=”true”]\chemfig{}[/cce]. Mit ihm werden die Strukturformeln erstellt. Das Grundprinzip ist einfach: Atome werden als Buchstaben eingegeben. Da sie in der Voreinstellung im Mathe-Modus gesetzt werden, können Tiefstellungen oder Hochstellungen direkt verwendet werden. Bindungen werden mit [cci]-[/cci] eingegeben. Die Eingabe [cce lang=”latex” inline=”true”]\chemfig{H-CH_3}[/cce] gibt dann:
Die Voreinstellung für Länge der Bindungen, Dicke der Linien usw. können natürlich geändert werden. Verzweigungen werden in runde Klammern [cci]()[/cci] geschrieben. Eine Bindung hat ein optionales Argument, mit dem die Richtung der Bindung angegeben werden kann. Es erwartet als erste Eingabe eine von drei Möglichkeiten:
- [cci]
[/cci] eine natürliche Zahl zwischen 0 und 7, die ein Vielfaches von 45° zur Horizontalen (im Gegenuhrzeigersinn) als Winkel festlegt. - [cci]:
[/cci] eine Dezimalzahl, die den Winkel zur Horizontalen (im Gegenuhrzeigersinn) festlegt. - [cci]::
[/cci] eine Dezimalzahl, die den Winkel relativ zur vorherigen Bindung (im Gegenuhruhrzeigersinn) festlegt.
Folgende Eingaben
[cce lang=”latex”]\chemfig{H-C(-[2]H)(-[6]H)-H}
\chemfig{H-C(-[:90]H)(-[:-90]H)-H}
\chemfig{H-C(-[::90]H)(-[::-90]H)-H}[/cce]
ergeben alle
[cci]chemfig[/cci] kennt neun verschiedene Bindungstypen:
Zahlreiche weitere Möglichkeiten werden geboten: Ringe können mit einer bestimmte Syntax eingegeben werden, entfernte Atome können verbunden werden, durch den Einsatz von TikZ können Bindungen angepasst werden und auch Elektronenverschiebungspfeile eingezeichnet werden, mit weiteren Makros ist es möglich Elektronenpaare einzuzeichen, Atome über- oder untereinander zu schreiben uvm.
Eine Möglichkeit soll vor allem noch erwähnt werden: man kann Reaktionsschemata erstellen. Diese Möglichkeit hat [cci]chemfig[/cci] seit v1.0. Was damit möglich ist, wird zum einen im Handbuch in der Gallery durch viele Beispiele gezeigt, weitere Beispiele hab ich in einem Beitrag auf der LaTeX Community gezeigt.
Es würde den Rahmen dieses Blogs sprengen, alle Möglichkeiten zu beschreiben oder zu erwähnen. Ein komplexeres Beispiel möchte ich aber noch kurz zeigen. Der Quelltext kann auf WriteLaTeX eingesehen werden. Er erstellt nach zwei Kompilierdurchgängen folgendes Schema:
[1] Wir wollen sie für diesen Beitrag mal im Dunkeln lassen 😉
Weiter geht’s mit Sicherheitsdaten: die Pakete [cci]rsphrase[/cci], [cci]hpstatement[/cci] und [cci]ghsystem[/cci].
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