> 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/zh-cn/te-ding-ling-yu/02-chemistry-formulae.md). # 化学公式 本文重点介绍两个用于排版化学内容和文档的 LaTeX 宏包： * [chemfig](https://www.ctan.org/pkg/chemfig)：一个用于 [绘制分子的结构式](#using-chemfig-to-draw-molecules-structural-formulae) * [mhchem](https://ctan.org/pkg/mhchem)：一个用于 [排版化学式和化学方程式](#using-mhchem-to-typeset-chemical-formulae-and-equations) ## 使用 chemfig 绘制分子（结构式） 绘制分子主要就是用线连接原子基团。简单的线性结构式可以很容易地使用 `chemfig` 宏包完成，如下例所示： ```latex \documentclass{article} \usepackage{chemfig} \begin{document} \section{引言} 使用 chemfig 编写化学式很直接。 \chemfig{A=B} \end{document} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+1\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0AWriting+chemical+formulae+with+chemfig+is+straightforward.%0A%0A%5Cchemfig%7BA%3DB%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![一个基础的 chemfig 示例](/files/2d2d6a7edf742006f88bcadb7b4ba9e4285e7502) 该宏包通过 `\usepackage{chemfig}` 在导言区引入。命令 `\chemfig{A=B}` 该命令用于绘制分子。符号 `=` 决定键的类型。请参见 [参考指南](#reference-guide) 键类型列表。 ### 角度 有多种方法可以定义分子中键之间的角度。 ```latex 要定义化学结构式，可以使用定义角度的单位 \chemfig{A-[1]B-[7]C} 绝对角度 \chemfig{A-[:50]B-[:-25]C} 相对角度 \chemfig{A-[::50]B-[::-25]C} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+2\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0ATo+define+chemical+formulae+you+can+use+units+that+define+the+angles%0A%0A%5Cchemfig%7BA-%5B1%5DB-%5B7%5DC%7D%0A%0AAbsolute+angles%0A%0A%5Cchemfig%7BA-%5B%3A50%5DB-%5B%3A-25%5DC%7D%0A%0ARelative+angles%0A%0A%5Cchemfig%7BA-%5B%3A%3A50%5DB-%5B%3A%3A-25%5DC%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![Chemfig2OLV2.png](/files/20189c0ae6fee75aabf33ab1b264f74998e0fa80) 上面示例中的三个命令分别使用不同的方法来确定键之间的角度。 * `默认单位`：在命令 `\chemfig{A-[1]B-[7]C}` 中，方括号内的参数使用特殊单位设置角度，每个单位等于 45°。因此在该示例中，角度分别是 45° 和 315°。 * `绝对单位`：角度可以用绝对单位设置，在命令 `\chemfig{A-[:50]B-[:-25]C}` 中，方括号内的参数表示角度，以度为单位，从水平基线测量。允许使用负角度。 * `相对角度`：在第三个示例中 `\chemfig{A-[::50]B-[::-25]C}` 角度是相对于前一个键来测量的，而不是相对于基线。 ### 环 下面的示例展示了绘制正多边形的语法： ```latex 正多边形： \chemfig{A*5(-B=C-D-E=)} 也可以绘制不完整的环： \chemfig{A*5(-B=C-D)} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+3\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0ARegular+polygons%3A%0A%0A%5Cchemfig%7BA%2A5%28-B%3DC-D-E%3D%29%7D%0A%0AIncomplete+rings+are+also+possible%3A%0A%0A%5Cchemfig%7BA%2A5%28-B%3DC-D%29%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![Chemfig3OLV2.png](/files/da653a79507932556cfbeec72ba22eb8734ab5ab) 该命令的语法 `\chemfig{A*5(-B=C-D-E=)}` 如下所示： * `一个`：这是第一个原子，其余原子将从这里开始绘制 * `*5`：多边形的边数 * `(-B=C-D-E=)`：其余原子和键。如果传入的数量不足以完成多边形，将绘制一个不完整的环。 这个命令还可以传入一个附加参数：两个星号。例如，如果 `**5` 设置为……而不是 `*5` 则会在多边形内部绘制一个圆。 #### 连接环 下一个示例绘制咖啡因的化学结构： ```latex \documentclass{article} \usepackage{chemfig} \begin{document} \section{I need caffeine.} \chemfig{*6((=O)-N(-)-(*5(-N=-N(-)-))=-(=O)-N(-)-)} \end{document} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Drawing+caffeine+using+chemfig\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Csection%7BI+need+caffeine.%7D%0A%0A%5Cchemfig%7B%2A6%28%28%3DO%29-N%28-%29-%28%2A5%28-N%3D-N%28-%29-%29%29%3D-%28%3DO%29-N%28-%29-%29%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了咖啡因示例生成的输出： ![使用 chemfig LaTeX 宏包生成的咖啡因分子图](/files/49e77f75093da7848f22f12ae131602f88c962cc) ### 分支 化学式并不总是线性的，实际上分支式才是最常见的类型。下面给出如何创建它们的示例。 ```latex 分支分子 \vspace{.5cm} \chemfig{H-C(-[2]H)(-[6]H)-C(=[1]O)-[7]H} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+4\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0ABranched+molecule+%5Cvspace%7B.5cm%7D%0A%0A%5Cchemfig%7BH-C%28-%5B2%5DH%29%28-%5B6%5DH%29-C%28%3D%5B1%5DO%29-%5B7%5DH%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![Chemfig4OLV2.png](/files/b36594eb8ccc1182e393895835725ee7a1a04fc5) 每个节点的分支是通过在括号中添加结构式来创建的。例如，代码 ```latex C(-[2]H)(-[6]H) ``` 在“C”上创建两个分支，一个角度为 2 个单位（90°），另一个角度为 6 个单位（270°）。 分支也可以添加到环上： ```latex 带分支的环 \vspace{.5cm} \chemfig{A*6(-B=C(-CH_3)-D-E-F(=G)=)} ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+5\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0ABranched+ring%0A%5Cvspace%7B.5cm%7D%0A%0A%5Cchemfig%7BA%2A6%28-B%3DC%28-CH_3%29-D-E-F%28%3DG%29%3D%29%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![Chemfig5OLV2.png](/files/dbfd65e950bade4db9e8bbcb08a5830e7c404a69) 语法类似，可以使用括号将分支附加到节点（原子）上。例如 ```latex F(=G) ``` 将一个分支附加到节点“F”上。可以使用嵌套分支创建更复杂的示例，甚至可以将环作为分支附加。 ### 自定义结构式 可以更改颜色和节点间距等多个参数，也可以添加用于描述该结构式的附加文本。 ```latex {\huge \setchemfig{atom sep=2em,bond style={line width=1pt,red,dash pattern=on 2pt off 2pt}} \chemname {\chemfig{H-C(-[2]H)(-[6]H)-C(=[1]O)-[7]H}} {乙醛} } ``` [在 Overleaf 中打开此 `chemfig` Overleaf 中的示例](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=Chemfig+example+6\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bchemfig%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%7B%5Chuge+%0A++++%5Csetchemfig%7Batom+sep%3D2em%2Cbond+style%3D%7Bline+width%3D1pt%2Cred%2Cdash+pattern%3Don+2pt+off+2pt%7D%7D++%0A++++%5Cchemname%0A++++%7B%5Cchemfig%7BH-C%28-%5B2%5DH%29%28-%5B6%5DH%29-C%28%3D%5B1%5DO%29-%5B7%5DH%7D%7D++++%0A++++%7BAcetaldehyde%7D%0A%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 下图显示了上面示例生成的输出： ![使用 chemfig 宏包在 LaTeX 中绘制乙醛](/files/51ac6a4fee646b4dc814c54b95b960484e01d364) 这里有两个新命令： * `\setchemfig{}`：此命令用于配置绘制化学结构的设置。 * `\chem``name{}{}` ：该命令的第一个参数是一个 `chemfig` 结构式，第二个参数是会显示在结构式下方的一些文本。在示例中，文本是“乙醛”。 还请注意，所使用的字体是 `huge`。你也可以使用其他任何 [字号](/latex/zh-cn/zi-ti/01-font-sizes-families-and-styles.md) ，结构式会相应缩放。 ### 参考指南（chemfig） **键类型** | 键类型 | 代码 | 输出 | | ----- | ------------------- | ------------------------------------------------------------- | | 单键 | `\chemfig{O - H}` | ![Bond1.png](/files/ac0a93694f41b7f433e385e23eedf9f420b5182e) | | 双倍 | `\chemfig{O = H}` | ![Bond2.png](/files/38906f5aff0b5e90a53b3a4ccecfdf4e793d66ea) | | 三键 | `\chemfig{O ~ H}` | ![Bond3.png](/files/11d13eeb3744774ae0693556e25d796bce092731) | | 普通右楔键 | `\chemfig{O > H}` | ![Bond4.png](/files/1b4678dfe29066a86d1ef7a2861215936ae16e9f) | | 普通左楔键 | `\chemfig{O < H}` | ![Bond5.png](/files/17c3c5ea016171b2e301fd8575eeec2df1d58755) | | 虚线右楔键 | `\chemfig{O >: H}` | ![Bond6.png](/files/c11506ba4938748836b8d704887cb63897b362f5) | | 虚线左楔键 | `\chemfig{O <: H}` | ![Bond7.png](/files/d2f0d02d48f5d209de70558e00eb302b20aa7e11) | | 空心右楔键 | `\chemfig{O >\| H}` | ![Bond8.png](/files/0b4bc6b08da333fb4ce39040171d1984da313c00) | | 空心左楔键 | `\chemfig{O <\| H}` | ![Bond9.png](/files/d9da82f148cd90496ff3ebbf0543334e1f026d1b) | ## 使用 mhchem 排版化学式和方程式 该 `mhchem` 该宏包的多功能 `\ce` 命令，它 [受 Overleaf 可视化编辑器预览支持](#visual-editors-preview-of-chemical-formulae-and-equations)，可用于排版化学式和方程式；例如，输入 `\ce{H2O}` 会排版出 $$\text{H}\_2\text{O}$$，也就是水的化学式。 * **注意**：该宏包的较新版本 `mhchem` 可能会 [增加项目编译所需的时间](/latex/zh-cn/zhi-shi-ku/038-fixing-and-preventing-compile-timeouts.md#mhchemtimeout)。切换到 [`chemformula` 宏包](https://ctan.org/pkg/chemformula?lang=en)，并使用其 `\ch` 命令，可以减少编译时间，但 `\ch` 该命令目前尚未在可视化编辑器中预览。 ### 如何加载 mhchem 宏包 要使用最新版本的 `mhchem`，当前为第 4 版，请将以下行添加到文档导言区： ```latex \usepackage[version=4]{mhchem} ``` 这将加载 `mhchem` 及其用于格式化化学式和方程式的默认样式。要更改这些默认设置，你可以使用 `mhchem` 宏包选项或 `\mhchemoptions` 命令。例如，要将文本模式字体改为无衬线体，并使用 PGF/Ti*k*Z 绘制箭头，你可以使用 `mhchem` 通过 ```latex \usepackage[version=4,arrows=pgf-filled,textfontname=sffamily]{mhchem} ``` 或者你也可以使用 `\mhchemoptions` 命令，在文档中 ```latex \mhchemoptions{arrows=pgf-filled,textfontname=sffamily} ``` 该 [`mhchem` 包文档](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/mhchem/mhchem.pdf) 提供了关于配置 `mhchem`的进一步指导，并附有大量化学式和方程式示例，其中我们在此再现了几个，以帮助你入门。请注意，在更复杂的输入中使用空格字符是为了让 `\ce` 命令正确解析你的化学式和方程式；这些空格是必需的，以帮助 `mhchem` 正确解析你的化学式和方程式；省略它们可能会触发错误 [意外的输入字符](#the-unexpected-input-character-mhchem-error). ### 一些示例 下面的 Overleaf 项目加载 `mhchem` 时使用了三个宏包选项： * `arrows=pgf-filled`：使用 PGF 绘制实心箭头 * `textfontname=sffamily`：在数学模式之外，化学式和方程式使用默认的无衬线字体排版 * `mathfontname=mathsf`：在数学模式中使用无衬线字体 该 `\ce` 命令用于排版一系列示例。 ```latex \documentclass{article} %使用一些宏包选项加载 mhchem \usepackage[version=4,arrows=pgf-filled, textfontname=sffamily, mathfontname=mathsf]{mhchem} \begin{document} \subsection*{简单分子} \begin{itemize} \item 水：\verb|\ce{H2O}|，\ce{H2O} \item 苯：\verb|\ce{C6H6}|，\ce{C6H6} \item 过氧化氢：\verb|\ce{H2O2}|，\ce{H2O2} \item 乙酸：\verb|\ce{C2H4O2}|，\ce{C2H4O2} \item 葡萄糖：\verb|\ce{C6H12O6}|，\ce{C6H12O6} \end{itemize} \subsection*{化学方程式} 两个基本示例： \begin{itemize} \item \verb|\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}| 排版为 \ce{2H2 + O2 -> 2H2O} \item \verb|\ce{CO2 + C -> 2 CO}| 排版为 \ce{CO2 + C -> 2 CO} \end{itemize} \subsection*{一个更复杂的示例} 输入 \verb|\ce{Hg^2+ ->[I-] HgI2 ->[I-] [Hg^{II}I4]^2-}| 将排版出如下内容：\vskip10pt \noindent \ce{Hg^2+ ->[I-] HgI2 ->[I-] [Hg^{II}I4]^2-}. \subsection*{一个数学模式示例} 化学表达式可以使用数学模式命令进行排版，例如 \verb|\frac|。 \vskip10pt \noindent 输入 \verb|\[K=\frac{[\ce{Hg^2+}][\ce{Hg}]}{[\ce{Hg2^2+}]}\]| 会生成如下结果： \[K=\frac{[\ce{Hg^2+}][\ce{Hg}]}{[\ce{Hg2^2+}]}\] \end{document} ``` [在 Overleaf 中打开此 `mhchem` Overleaf 中的示例。](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=mhchem+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%25Load+mhchem+using+some+package+options%0A%5Cusepackage%5Bversion%3D4%2Carrows%3Dpgf-filled%2C%0Atextfontname%3Dsffamily%2C%0Amathfontname%3Dmathsf%5D%7Bmhchem%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Csubsection%2A%7BSimple+molecules%7D%0A%0A%5Cbegin%7Bitemize%7D%0A%5Citem+Water%3A+%5Cverb%7C%5Cce%7BH2O%7D%7C%2C+%5Cce%7BH2O%7D%0A%5Citem+Benzene%3A+%5Cverb%7C%5Cce%7BC6H6%7D%7C%2C+%5Cce%7BC6H6%7D%0A%5Citem+Hydrogen+peroxide%3A+%5Cverb%7C%5Cce%7BH2O2%7D%7C%2C+%5Cce%7BH2O2%7D%0A%5Citem+Acetic+acid%3A+%5Cverb%7C%5Cce%7BC2H4O2%7D%7C%2C+%5Cce%7BC2H4O2%7D%0A%5Citem+Glucose%3A+%5Cverb%7C%5Cce%7BC6H12O6%7D%7C%2C+%5Cce%7BC6H12O6%7D%0A%5Cend%7Bitemize%7D%0A%0A%5Csubsection%2A%7BChemical+equations%7D%0A%0ATwo+basic+examples%3A%0A%0A%5Cbegin%7Bitemize%7D%0A%5Citem+%5Cverb%7C%5Cce%7B2H2+%2B+O2+-%3E+2H2O%7D%7C+typesets+%5Cce%7B2H2+%2B+O2+-%3E+2H2O%7D%0A%5Citem+%5Cverb%7C%5Cce%7BCO2+%2B+C+-%3E+2+CO%7D%7C+typesets+%5Cce%7BCO2+%2B+C+-%3E+2+CO%7D%0A%5Cend%7Bitemize%7D%0A%0A%5Csubsection%2A%7BA+more+complex+example%7D%0A%0AWriting+%5Cverb%7C%5Cce%7BHg%5E2%2B+-%3E%5BI-%5D+HgI2+-%3E%5BI-%5D+%5BHg%5E%7BII%7DI4%5D%5E2-%7D%7C+typesets+this%3A%5Cvskip10pt%0A%5Cnoindent+%5Cce%7BHg%5E2%2B+-%3E%5BI-%5D+HgI2+-%3E%5BI-%5D+%5BHg%5E%7BII%7DI4%5D%5E2-%7D.%0A%0A%5Csubsection%2A%7BA+math+mode+example%7D%0A%0AChemical+expressions+can+be+typeset+using+math+mode+commands+such+as+%5Cverb%7C%5Cfrac%7C.+%5Cvskip10pt%0A%0A%5Cnoindent+Writing+%5Cverb%7C%5C%5BK%3D%5Cfrac%7B%5B%5Cce%7BHg%5E2%2B%7D%5D%5B%5Cce%7BHg%7D%5D%7D%7B%5B%5Cce%7BHg2%5E2%2B%7D%5D%7D%5C%5D%7C+produces+this%3A%0A%0A%5C%5BK%3D%5Cfrac%7B%5B%5Cce%7BHg%5E2%2B%7D%5D%5B%5Cce%7BHg%7D%5D%7D%7B%5B%5Cce%7BHg2%5E2%2B%7D%5D%7D%5C%5D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 该项目生成以下输出： ![显示 mhchem 示例的图形](/files/c4b1b00f0eafb4f3edd285f293c7a9f6f89e3d0e) 该 [`mhchem` 包文档](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/mhchem/mhchem.pdf) 非常值得一读，因为其中除了宏包选项和配置的信息外，还包含大量化学式和方程式示例。 ### 可视化编辑器对化学式和方程式的预览 Overleaf 的可视化编辑器会预览由 `\ce` 命令排版的化学式和方程式，如下视频片段所示： {% embed url="" %} ### mhchem 的“意外输入字符”错误 该 `mhchem` 宏包错误 **`断言失败：意外输入字符`** 通常源于 `\ce` 命令输入中缺少空格——空格对于 `mhchem` 准确解析更复杂的化学表达式至关重要。此错误可能在从 PDF 文档复制粘贴示例时出现，因为空格可能无法被准确复制。 以下示例演示了该错误： ```latex \ce{CO2+C->2CO} ``` [在 Overleaf 中打开此 **会产生错误的** `mhchem` Overleaf 中的示例。](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=mhchem+errors+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%5Bversion%3D4%5D%7Bmhchem%7D+%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cce%7BCO2%2BC-%3E2CO%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 至少，我们需要在 `C` 和 `->` 之间加上一个空格；不过，这种做法可能仍不足以排版出我们想要的表达式。所有空格都正确添加后，看起来如下： ```latex \ce{CO2 + C -> 2 CO} ``` [打开这个修正后的 `mhchem` Overleaf 中的示例。](https://www.overleaf.com/docs?engine=pdflatex\&snip_name=mhchem+corrected+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%5Bversion%3D4%5D%7Bmhchem%7D+%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cce%7BCO2+%2B+C+-%3E+2+CO%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D) 该项目生成以下输出： ![](/files/041bae7fe09d6e92a229c66cb8bc441e191bdd1f) ## 进一步阅读 更多信息请参见 * [分子轨道图](/latex/zh-cn/te-ding-ling-yu/04-molecular-orbital-diagrams.md) * [费曼图](/latex/zh-cn/te-ding-ling-yu/03-feynman-diagrams.md) * [TikZ 宏包](/latex/zh-cn/tu-biao-he-biao-ge/05-tikz-package.md) * [插入图片](/latex/zh-cn/geng-duo-zhu-ti/27-inserting-images.md) * [希腊字母和数学符号列表](/latex/zh-cn/shu-xue/11-list-of-greek-letters-and-math-symbols.md) * [该 **chemfig** 包文档](http://www.ctan.org/pkg/chemfig) * [该 **tikz/pgf** 包文档](http://www.ctan.org/pkg/pgf) --- # 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/zh-cn/te-ding-ling-yu/02-chemistry-formulae.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.