LaTeX/化學圖形

chemfig 是一個用於繪製二維化學結構的包。它是 ochem 的替代方案。ochem 需要 Perl 來繪製化學結構，而 chemfig 使用 tikz 包來生成其圖形。chemfig 透過在序言中新增以下內容來使用

\usepackage{chemfig}

基本用法

此包中使用的主要命令是\chemfig{}:

\chemfig{<atom1><bond type>[<angle>,<coeff>,<tikz code>]<atom2>}

<angle> 是兩個原子（或節點）之間的鍵角。鍵角型別有三種：絕對角、相對角和預定義角。絕對角給出精確的角（通常為 0 到 360 度，但也可以為負數），並用以下語法表示[:<absolute angle>]. 相對角需要以下語法[::<relative angle>]併產生相對於前一個鍵角的角。最後，預定義角是 0 到 7 之間的整數，表示 45 度的間隔。它們用以下語法產生[< predefined angle>]. 預定義角及其對應的絕對角在下面的圖中表示。

\chemfig{(-[:0,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}0) (-[1]1)(-[:45,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}45) (-[2]2)(-[:90,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}90) (-[3]3)(-[:135,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}135) (-[4]4)(-[:180,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}180) (-[5]5)(-[:225,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}225) (-[6]6)(-[:270,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}270) (-[7]7)(-[:315,1.5,,,draw=none]\scriptstyle\color{red}315) -0}

<bond type> 描述了連線 <atom1> 和 <atom2> 的鍵。共有 9 種不同的鍵型別

\chemfig{A-B}\\ \chemfig{A=B}\\ \chemfig{A~B}\\ \chemfig{A>B}\\ \chemfig{A<B}\\ \chemfig{A>:B}\\ \chemfig{A<:B}\\ \chemfig{A>|B}\\ \chemfig{A<|B}\\

\chemfig{C(-[:0]H)(-[:90]H)(-[:180]H)(-[:270]H)}

<coeff> 表示鍵長將被乘以的因子。

<tikz code> 包括有關鍵的顏色或樣式的附加選項。

例如，一個甲烷分子可以用以下程式碼生成

\chemfig{C(-[:0]H)(-[:90]H)(-[:180]H)(-[:270]H)}

線性分子（如甲烷）是一個比較弱的例子，但在 chemfig 中，分子是透過巢狀形成的。

骨架圖

骨架圖可以按以下方式生成

\chemfig{-[:30]-[:-30]-[:30]}

\chemfig{-[:30]=[:-30]-[:30]}

環狀結構

環狀結構遵循以下語法<atom>*<n>(code)，其中“n”表示環的邊數，“code”表示每個環的特定內容（鍵和原子）。

\chemfig{A*6(-B-C-D-E-F-)}

\chemfig{A*5(-B-C-D-E-)}

\chemfig{*6(=-=-=-)}

\chemfig{**5(------)}

路易斯結構

路易斯結構使用語法 \charge{<position1>=<charge1>,<position2>=<charge2>...}{atom}，其中 <position> 以極座標表示，如 <angle>:<shift>，但如果不需要額外偏移，則可以省略 :<shift>。在電荷欄位中，\. 和 \: 將分別給出未配對和配對電子。配對電子也可以用一條線來表示，使用 \|。

\charge{0=\.,90=\.,180=\.,270=\.}{C}

路易斯結構也可以包含在 \chemfig{} 中。

\chemfig{H-[:52.24]\charge{45=\:,135=\:}{O}-[::-104.48]H}

離子

例如，考慮乙酸根離子

\chemfig{-(-[1]O^{-})=[7]O}

由於 chemfig 命令進入數學模式，因此離子電荷可以作為上標新增（一個注意事項：負離子需要將減號括起來，如示例所示）。

可以使用以下命令將離子的電荷圈起來\oplus和\ominus:

\chemfig{-(-[1]O^{\ominus})=[7]O}

或者，可以使用 \chemabove{}{ } 將電荷放在離子上方

\chemfig{-\chemabove{N}{\scriptstyle\oplus}(=[1]O)-[7]O^{\ominus}}

共振結構和形式電荷

共振結構需要一些數學命令

% see "Advanced Mathematics" for use of \left and \right
% add to preamble:
%	\usepackage{mathtools}	% \Longleftrightarrow
$\left\{\chemfig{O-N(=[:60]O)-[:300]O}\right\}
\Longleftrightarrow 
\left\{\chemfig{O=N(-[:60]O)-[:300]O}\right\} 
\Longleftrightarrow 
\left\{\chemfig{O-N(-[:60]O)=[:300]O}\right\}$

化學反應

命令\chemrel和\chemsign在最新版本中已從 chemfig 包中移除，因此要繪製化學反應，必須改用以下命令\arrow和\+命令，該命令位於以下命令包圍的塊中\schemestart和\schemestop.

有幾種型別的箭頭可以用\arrow命令繪製

\schemestart A\arrow{->}B\schemestop\par % by default
\schemestart A\arrow{-/>}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{<-}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{<->}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{<=>}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{<->>}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{<<->}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{0}B \schemestop\par
\schemestart A\arrow{-U>}B \schemestop\par
\schemestart
A\arrow[,,->] B\arrow[,,-{Triangle[slant=0.5,blue,width=10pt]}]
C\arrow[,,-{CF[sharp]}] D \+ E
\schemestop

有關\arrow命令和 chemfig 中的化學反應的更多詳細資訊，請參閱 chemfig 文件檔案 的第四部分“反應方案”。

舊版本

可以使用以下命令建立化學反應

\chemrel[<arg1>][<arg2>]{<arrow code>}

\chemsign+	% produces a +

在\chemrel{}中，<arg1> 和 <arg2> 分別表示放在箭頭上方和下方的文字。

有四種類型的箭頭可以用\chemrel{}:

A\chemrel{->}B\par 
A\chemrel{<-}B\par 
A\chemrel{<->}B\par 
A\chemrel{<>}B

化學圖形命名

可以使用以下命令對分子進行命名

\chemname[<dim>]{\chemfig{<code of the molecule>}}{<name>}

<dim> 插入到分子底部和 <name> 定義的名稱頂部之間。預設情況下為 1.5ex。

<name> 將相對於它描述的分子居中。

\schemestart
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OH)=[:30]O}}{Carboxylic acid} 
\+
\chemname{\chemfig{R’OH}}{Alcohol} 
\arrow{->} 
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OR’)=[:30]O}}{Ester} 
\+
\chemname{\chemfig{H_2O}}{Water} 
\schemestop

在上面的反應中，\chemname{}在每個分子與其各自的名稱之間插入 1.5ex 加上羧酸分子深度。這是因為反應中第一個分子的圖形（羧酸）比其他分子延伸得更深。將醇放在首位會導致不同的結果

\schemestart
\chemname{\chemfig{R’OH}}{Alcohol} 
\+ 
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OH)=[:30]O}}{Carboxylic acid} 
\arrow{->} 
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OR’)=[:30]O}}{Ester} 
\+ 
\chemname{\chemfig{H_2O}}{Water}
\schemestop

這是透過新增\chemnameinit{<最深的分子>}在第一個例項之前\chemname{}在反應中，並且透過新增\chemnameinit{}在反應之後

\schemestart
\chemnameinit{\chemfig{R-C(-[:-30]OH)=[:30]O}} 
\chemname{\chemfig{R’OH}}{Alcohol} 
\+
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OH)=[:30]O}}{Carboxylic acid} 
\arrow{->} 
\chemname{\chemfig{R-C(-[:-30]OR’)=[:30]O}}{Ester} 
\+ 
\chemname{\chemfig{H_2O}}{Water} 
\chemnameinit{}
\schemestop

最後，新增\\在 <name> 中將產生換行符，允許名稱跨越多行。

高階圖形

有關高階命令和示例，請參考 chemfig 手冊，其中提供了對該包的更詳細和完整的介紹。

化學式

如果你需要排版化學式，你可以選擇兩個非常好的包：mhchem 和 chemmacros。

mhchem 包

mhchem 是一個用於排版化學式和化學方程式的包。它還可以排版基本的二維化學結構。要使用此包，請將以下內容新增到你的序言中

\usepackage[version=4]{mhchem}

化學物種使用以下命令包含\ce命令。例如

\ce{3H2O} \\
\ce{1/2H2O} \\
\ce{AgCl2-} \\
\ce{H2_{(aq)}} \\

呈現

${\ce {3H2O}}$
${\ce {1/2H2O}}$
${\ce {AgCl2-}}$
${\ce {H2_{(aq)}}}$

有關更多示例，請參見 meta:幫助：顯示公式#化學 2。

這裡有一些東西是自動排版的；2在\ce{H2O}中自動用下標表示，無需額外的命令。物種的量在公式之前。1/2 和其他分數自動排版，如\ce{1/2H2O}。中的電荷\ce{AgCl2-}自動用上標表示。如果電荷既不是 +1 也不是 -1，則用^表示上標，如\ce{AgCl2-}。相態不會自動用下標表示，需要用括號括起來，前面加上_，如\ce{H2_{(aq)}.

自 2016 年 2 月起，mhchem 包也適用於像維基百科這樣的 MediaWiki 網站上的 TeX，使用標籤 <ce>...</ce>。

chemformula 包

chemformula 是一個來自更大化學套件的包，用於排版化學式、化學方程式和基本的二維化學結構。該包使用與 mhchem 略微不同的語法。chemmacros 包將對從事化學相關工作的人員大有幫助。

要使用此包，請將以下內容新增到你的序言中

\usepackage{chemformula}

化學物種使用以下命令包含\ch命令。例如

\ch{3 H2O} \\
\ch{1/2 H2O} \\
\ch{AgCl2-} \\
\ch{H2_{(aq)}} \\

呈現

${\ce {3H2O}}$
${\ce {1/2H2O}}$
${\ce {AgCl2-}}$
${\ce {H2_{(aq)}}}$

如你所見，語法幾乎相同。

XyMTeX 包

以下程式碼生成 皮質酮 的影像，如下所示。

\documentclass{letter}
\usepackage{epic,carom}
\pagestyle{empty}
\begin{document}
\begin{picture}(1000,500)
  \put(0,0){\steroid[d]{3D==O;{{10}}==\lmoiety{H$_{3}$C};{{13}}==\lmoiety{H$_{3}$C};{{11}}==HO}}
  \put(684,606){\sixunitv{}{2D==O;1==OH}{cdef}}
\end{picture}
\end{document}

由 XyMTeX 渲染的皮質酮