> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://overleaf-pro.ayaka.space/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://overleaf-pro.ayaka.space/latex/de/fachspezifisch/04-molecular-orbital-diagrams.md). # Molekülorbitaldiagramme Dieser Artikel bietet eine kurze Einführung in die Erstellung von [Molekülorbitaldiagrammen](https://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_orbital_diagram) in LaTeX mit dem [`modiagram` Paket](https://ctan.org/pkg/modiagram?lang=en). Den Leserinnen und Lesern wird dringend empfohlen, die [`modiagram` Paketdokumentation](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/modiagram/modiagram_en.pdf) zu konsultieren, das zahlreiche hilfreiche Beispiele enthält, um seine vielen Funktionen zu veranschaulichen – weit mehr, als wir in diesem kurzen Artikel behandeln können. Für Informationen über die traditionelleren *Molekülstrukturdiagramme* siehe unsere Dokumentation zu [chemischen Formeln](/latex/de/fachspezifisch/02-chemistry-formulae.md). ## Einführung Moleküldiagramme werden mit dem [`modiagram` Paket](https://ctan.org/pkg/modiagram?lang=en) erstellt, das Sie in Ihr Dokument einbinden, indem Sie die folgende Zeile in die Präambel einfügen: `\usepackage{modiagram}`\[$$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$] Die Menge der $$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$ sind im Folgenden aufgeführt und demonstriert in der [Paketdokumentation](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/modiagram/modiagram_en.pdf). Um das Paket $$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$ *global* können Sie * sie beim Laden des Pakets festlegen über `\usepackage{modiagram}`\[$$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$], oder * verwenden Sie den Einrichtungsbefehl `\setmodiagram`{$$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$} MO-Diagramme werden mit der `modiagram` Umgebung erstellt, die die lokale Verwendung des Pakets unterstützt $$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$: `\begin{modiagram}`\[$$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$] ... `\end{modiagram}` Das folgende Beispiel demonstriert eine minimale `modiagram` Umgebung ohne jegliche Verwendung von $$\langle$$`Optionen`$$\rangle$$: ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} Erste Beispielatome: \begin{modiagram} \atom{left}{1s, 2s, 2p} \end{modiagram} \end{document} ``` [Dieses Beispiel in Overleaf öffnen.](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=example+of+molecular+diagram\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%0AFirst+example+atoms%3A%0A%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%0A%5Catom%7Bleft%7D%7B1s%2C+2s%2C+2p%7D%0A%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![Beispiel eines in LaTeX erzeugten Moleküldiagramms](/files/90a486e67298bab4d26b0a295de4d1158b996e94) Der grundlegende Befehl zum Zeichnen von MO-Diagrammen ist `\atom` der, wie im obigen Beispiel gezeigt, zwei Argumente annimmt: * `left`: die Ausrichtung des Atoms. * `1s, 2s, 2p`: die zu zeichnenden Energieunterniveaus. Diese können weiter angepasst werden, wie Sie im Folgenden lernen werden in der [nächsten Abschnitt](#atoms). ## Atome Sie können dem im Einführungsbeispiel vorgestellten Befehl einige zusätzliche Informationen über die Atomorbitale übergeben. ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} \begin{modiagram} \atom{right}{ 1s = { 0; pair} , 2s = { 1; pair} , 2p = {1.5; up, down } } \atom{left}{ 1s = { 0; pair} , 2s = { 1; pair} , 2p = {1.5; up, down } } \end{modiagram} \end{document} ``` [Dieses Beispiel in Overleaf öffnen.](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=example+of+molecular+diagram\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%0A+%5Catom%7Bright%7D%7B%0A++++1s+%3D+%7B+0%3B+pair%7D+%2C%0A++++2s+%3D+%7B+1%3B+pair%7D+%2C%0A++++2p+%3D+%7B1.5%3B+up%2C+down+%7D%0A+%7D%0A%0A+%5Catom%7Bleft%7D%7B%0A++++1s+%3D+%7B+0%3B+pair%7D+%2C%0A++++2s+%3D+%7B+1%3B+pair%7D+%2C%0A++++2p+%3D+%7B1.5%3B+up%2C+down+%7D%0A+%7D%0A+%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![Beispiel für Atomorbitale](/files/a13d66512cfab06ed08782b26a8fe8434457608a) In diesem Beispiel werden zwei identische Atome gezeichnet, jeweils links- und rechtsbündig ausgerichtet. In Anlehnung an den Stil der `modiagram` Paketdokumentation kann die allgemeine Syntax zum Erstellen von Atomen wie folgt geschrieben werden: `\atom`\[$$\langle$$`Name`$$\rangle$$]{$$\langle$$`left`$$\rangle$$|$$\langle$$`right`$$\rangle$$}{$$\langle$$`AO-spec`$$\rangle$$} wobei * $$\langle$$`Name`$$\rangle$$ ist ein optionaler Name für das Atom * $$\langle$$`left`$$\rangle$$ und $$\langle$$`right`$$\rangle$$ bestimmen die Platzierung im Diagramm * $$\langle$$`AO-spec`$$\rangle$$ ist die Spezifikation des Atomorbitals. Die $$\langle$$`AO-spec`$$\rangle$$ hat die allgemeine Form ```latex sub-level = {energy; specifications} ``` wobei * `Unterniveau` kann `1s`, `2s` oder `2p` * `Energie` ist das Energieniveau, eine Zahl, die den vertikalen Abstand im Diagramm bestimmt. Wenn sie weggelassen wird, ist sie auf 0 gesetzt. * `Spezifikationen` ist eine durch Kommas getrennte Liste der Spins der in jedem Orbital enthaltenen Elektronen. Die möglichen Werte sind `up`, `down`, `pair` und empty (es wird nur das Semikolon eingegeben) für ein leeres Orbital. Wenn es weggelassen wird, ist es auf `pair`. Hier ist eine Beschreibung der im vorherigen Beispiel verwendeten Befehle: * `1s = { 0; pair}`. Das Unterniveau `1s` liegt im `0` Energieniveau enthält das Orbital zwei (gepaarte) Elektronen. * `2s = { 1; pair}`. Das Unterniveau `2s` gezeichnet im `1` Energieniveau befinden sich zwei Elektronen in diesem Orbital. * `2p = {1.5; up, down}`. Das Unterniveau `2p` gezeichnet im Energieniveau `1.5`, d. h. im Diagramm ist der vertikale Abstand auf 1,5 gesetzt; dieses Unterenergieniveau hat zwei Elektronen: eines mit Spin `up` im ersten Orbital und ein weiteres mit Spin `down` im zweiten Orbital. Dieselben Befehle werden für das zweite Atom rechts wiederholt. Um die (optionale) `Name` eines Atoms anzuzeigen, verwenden Sie eine `modiagram` Umgebung mit der `[names]` Option: ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} \begin{modiagram}[names] \atom[Atom rechts]{right}{ 1s = { 0; pair} , 2s = { 1; pair} , 2p = {1.5; up, down } } \atom[Atom links]{left}{ 1s = { 0; pair} , 2s = { 1; pair} , 2p = {1.5; up, down } } \end{modiagram} \end{document} ``` [Dieses Beispiel in Overleaf öffnen.](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Using+the+names+option+in+a+molecular+diagram\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%5Bnames%5D%0A+%5Catom%5BAtom+on+the+right%5D%7Bright%7D%7B%0A++++1s+%3D+%7B+0%3B+pair%7D+%2C%0A++++2s+%3D+%7B+1%3B+pair%7D+%2C%0A++++2p+%3D+%7B1.5%3B+up%2C+down+%7D%0A+%7D%0A%0A+%5Catom%5BAtom+on+the+left%5D%7Bleft%7D%7B%0A++++1s+%3D+%7B+0%3B+pair%7D+%2C%0A++++2s+%3D+%7B+1%3B+pair%7D+%2C%0A++++2p+%3D+%7B1.5%3B+up%2C+down+%7D%0A+%7D%0A%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![Beispiel für ein Molekülorbital](/files/acaf0f15facb43bfff71998b8047a2e1eee74178) ## Moleküle Die Syntax für Moleküle ist der von [`\atom`](#atoms) sehr ähnlich und kann im Stil der Dokumentation wie folgt geschrieben werden: `\molecule`\[$$\langle$$`Name`$$\rangle$$]{$$\langle$$`MO-spec`$$\rangle$$} wobei * $$\langle$$`Name`$$\rangle$$ ist eine optionale Beschriftung des Moleküls * $$\langle$$`MO-spec`$$\rangle$$ ist die Spezifikation des Molekülorbitals Die Energieunterniveaus `1s`, `2s` und `2p` werden zu `1sMO`, `2sMO` und `2pMO` bzw. Hier ist ein einfaches Beispiel: ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} \begin{modiagram} \atom{left}{1s} \atom{right}{1s={;up}} \molecule{ 1sMO={0.75;pair,up} } \end{modiagram} \end{document} ``` [Öffnen Sie dieses Beispiel in Overleaf](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Molecule+example+with+modiagram+package\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%0A+%5Catom%7Bleft%7D%7B1s%7D%0A+%5Catom%7Bright%7D%7B1s%3D%7B%3Bup%7D%7D%0A+%5Cmolecule%7B%0A++++1sMO%3D%7B0.75%3Bpair%2Cup%7D%0A++%7D%0A%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![Beispiel für ein Moleküldiagramm](/files/00d38fe6d5cab135fb2885d1d709a87bcd3c818a) Im obigen Beispiel ist die Spezifikation des Molekülorbitals ($$\langle$$`MO-spec`$$\rangle$$ ) ist ```latex 1sMO={0.75;pair,up} ``` wobei * `0.75` ist nun das Verhältnis *(Energiegewinn)/(Energieverlust)*. * `pair, up` sind die Spins der Elektronen in den bindenden bzw. antibindenden Molekülorbitalen. Das nächste, etwas ausführlichere Beispiel sollte Ihnen helfen, die Syntax zu verstehen: ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} \begin{modiagram} \atom{left}{ 1s, 2s, 2p = {;pair,up,up} } \atom{right}{ 1s, 2s, 2p = {;pair,up,up} } \molecule{ 1sMO, 2sMO, 2pMO = {;pair,pair,pair,up,up} } \end{modiagram} \end{document} ``` [Öffnen Sie dieses Beispiel in Overleaf](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=More+elaborate+modiagram+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%0A+%5Catom%7Bleft%7D%7B%0A++++++1s%2C+2s%2C+2p+%3D+%7B%3Bpair%2Cup%2Cup%7D%0A++%7D%0A++%5Catom%7Bright%7D%7B%0A++++++1s%2C+2s%2C+2p+%3D+%7B%3Bpair%2Cup%2Cup%7D%0A++%7D%0A++%5Cmolecule%7B%0A++++++1sMO%2C+2sMO%2C+2pMO+%3D+%7B%3Bpair%2Cpair%2Cpair%2Cup%2Cup%7D%0A++%7D%0A%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![ausgearbeitetes Beispiel eines Molekülorbitals](/files/641f7d74682895395eab09b2e530c7596690726a) Auf jeder Seite des Diagramms werden drei Atome angeordnet, und das entsprechende Molekül befindet sich in der Mitte. ## Benennungsschema Das folgende Diagramm ist aus der [`modiagram` Paket](https://ctan.org/pkg/modiagram?lang=en) Dokumentation übernommen. Es enthält die für die Orbitale verwendeten Namen (Beschriftungen), die Knoten in einem `tikzpicture` sind und daher in standardmäßigen TikZ-Zeichenbefehlen innerhalb eines `modiagram` Umgebung. ![modiagram-Namen für Orbitale](/files/d0ea092fefc5908ad2d973403652f0c6266b6897) Hier ist ein Beispiel unter Verwendung des Namens des antibindenden Orbitals `1sigma*` für die relative Positionierung. ```latex \documentclass{article} \usepackage{modiagram} \begin{document} \begin{modiagram} \atom{left}{1s} \atom{right}{1s={;up}} \molecule{ 1sMO={;pair,up} } \draw[<-,shorten <=8pt,shorten >=15pt,blue] (1sigma*) --++(2,1) node {antibindendes MO}; \end{modiagram} \end{document} ``` [Dieses Beispiel in Overleaf öffnen.](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Using+orbital+labels+in+an+modiagram+environment\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bmodiagram%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cbegin%7Bmodiagram%7D%0A+%5Catom%7Bleft%7D%7B1s%7D%0A+%5Catom%7Bright%7D%7B1s%3D%7B%3Bup%7D%7D%0A+%5Cmolecule%7B%0A++++1sMO%3D%7B%3Bpair%2Cup%7D%0A+%7D%0A+%5Cdraw%5B%3C-%2Cshorten+%3C%3D8pt%2Cshorten+%3E%3D15pt%2Cblue%5D%0A+%281sigma%2A%29+--%2B%2B%282%2C1%29+node+%7Banti-bonding+MO%7D%3B%0A%5Cend%7Bmodiagram%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) Dieses Beispiel erzeugt die folgende Ausgabe: ![Beispiel eines Orbitals mit antibindender](/files/e97a01800dc43d1da0b4867e4cc28162c36b70bf) ## Weiterführende Lektüre Weitere Informationen finden Sie unter: * [Chemische Formeln](/latex/de/fachspezifisch/02-chemistry-formulae.md) * [Feynman-Diagramme](/latex/de/fachspezifisch/03-feynman-diagrams.md) * [TikZ-Paket](/latex/de/abbildungen-und-tabellen/05-tikz-package.md) * [Diagramme direkt in LaTeX zeichnen](/latex/de/abbildungen-und-tabellen/04-picture-environment.md) * [Einfügen von Bildern](/latex/de/weitere-themen/27-inserting-images.md) * [Liste der griechischen Buchstaben und mathematischen Symbole](/latex/de/mathematik/11-list-of-greek-letters-and-math-symbols.md) * [Die `modiagram` Handbuch](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/modiagram/modiagram_en.pdf) --- # Agent Instructions This documentation is published with GitBook. GitBook is the documentation platform designed so that both humans and AI agents can read, navigate, and reason over technical content effectively. Learn more at gitbook.com. ## Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter, and the optional `goal` query parameter: ``` GET https://overleaf-pro.ayaka.space/latex/de/fachspezifisch/04-molecular-orbital-diagrams.md?ask=&goal= ``` `ask` is the immediate question: it should be specific, self-contained, and written in natural language. `goal` is optional and describes the broader end goal you are ultimately trying to accomplish on behalf of the user. GitBook uses it to tailor the answer towards what is most useful for that goal. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.