> 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-tw/te-ding-ling-yu/02-chemistry-formulae.md). # 化學公式 本文重點介紹兩個專為化學內容排版與文件撰寫而設計的 LaTeX 套件： * [chemfig](https://www.ctan.org/pkg/chemfig)：一個用於 [繪製分子的結構式](#using-chemfig-to-draw-molecules-structural-formulae) * [mhchem](https://ctan.org/pkg/mhchem)：一個用於 [排版化學式與方程式](#using-mhchem-to-typeset-chemical-formulae-and-equations) ## 使用 chemfig 繪製分子（結構式） 繪製分子主要是將原子群組以線條連接起來。簡單的線性式可輕鬆使用 `chemfig` 套件繪製，如下例所示： ```latex \documentclass{article} \usepackage{chemfig} \begin{document} \section{簡介} 使用 chemfig 撰寫化學式很直接。 \chemfig{A=B} \end{document} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![一個基本的 chemfig 範例](/files/e4a7ba6fe083b21a5ab8dba4fc98ef86711b35e4) 這個套件是透過 `\usepackage{chemfig}` 在前言區匯入。指令 `\chemfig{A=B}` 會繪出分子。符號 `=` 決定鍵結的類型。請參見 [參考指南](#reference-guide) 以取得鍵結類型清單。 ### 角度 在分子中，定義鍵結之間角度有幾種方式。 ```latex 要定義化學式，你可以使用定義角度的單位 \chemfig{A-[1]B-[7]C} 絕對角度 \chemfig{A-[:50]B-[:-25]C} 相對角度 \chemfig{A-[::50]B-[::-25]C} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![Chemfig2OLV2.png](/files/a087801c60cc631acce1760ad3dc7308ed6f8275) 上例中的三個指令各自使用不同的方法來決定鍵結之間的角度。 * `預設單位`：在指令 `\chemfig{A-[1]B-[7]C}` 中，方括號內的參數以特殊單位設定角度，每個單位等於 45°。因此在此範例中，角度分別為 45° 和 315°。 * `絕對單位`：角度可以用絕對單位設定，在指令 `\chemfig{A-[:50]B-[:-25]C}` 中，方括號內的參數代表角度，單位為度，且以水平基線為基準測量。可使用負角度。 * `相對角度`：在第三個範例中 `\chemfig{A-[::50]B-[::-25]C}` 角度是從前一個鍵結測量，而不是從基線測量。 ### 環狀結構 以下範例展示如何繪製正多邊形的語法： ```latex 正多邊形： \chemfig{A*5(-B=C-D-E=)} 也可以繪製不完整的環： \chemfig{A*5(-B=C-D)} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![Chemfig3OLV2.png](/files/74eed50cfeb0055508324b019846ee0aeab22383) 指令的語法 `\chemfig{A*5(-B=C-D-E=)}` 說明如下： * `A`：這是第一個原子，其餘原子會從這裡開始繪製 * `*5`：多邊形的邊數 * `(-B=C-D-E=)`：其餘的原子與鍵結。如果提供的元素不足以完成多邊形，就會繪製出不完整的環。 這個指令還可以接受一個額外參數：雙星號。例如，若 `**5` 設為而不是 `*5` ，則會在多邊形內繪出一個圓。 #### 相連的環 下一個範例繪製咖啡因的化學結構： ```latex \documentclass{article} \usepackage{chemfig} \begin{document} \section{I need caffeine.} \chemfig{*6((=O)-N(-)-(*5(-N=-N(-)-))=-(=O)-N(-)-)} \end{document} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示咖啡因範例所產生的輸出： ![使用 chemfig LaTeX 套件產生的咖啡因分子圖](/files/a0f2365093f1ad7bfaf7f5b9b538093104a9ceb0) ### 支鏈 化學式不一定都是線性的，實際上支鏈式才是最常見的類型。以下示範如何建立支鏈。 ```latex 支鏈分子 \vspace{.5cm} \chemfig{H-C(-[2]H)(-[6]H)-C(=[1]O)-[7]H} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![Chemfig4OLV2.png](/files/c2aa8a3d046e70b9838473bbae570656be732987) 每個節點上的支鏈可透過在括號內加入化學式來建立。例如，程式碼 ```latex C(-[2]H)(-[6]H) ``` 會在「C」上建立兩個支鏈，一個角度為 2 單位（90°），另一個為 6 單位（270°）。 也可以把支鏈加入環狀結構： ```latex 支鏈環 \vspace{.5cm} \chemfig{A*6(-B=C(-CH_3)-D-E-F(=G)=)} ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![Chemfig5OLV2.png](/files/d5af2e1eecb2a718915c6dd0438195baac0172eb) 語法類似，使用括號即可將支鏈附加到某個節點（原子）。例如 ```latex F(=G) ``` 會將支鏈附加到節點「F」。更複雜的範例可透過巢狀支鏈，甚至將環作為支鏈來建立。 ### 自訂化學式 可變更顏色與節點間距等多種參數，也可以加入額外文字來描述該化學式。 ```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} } ``` [在此開啟 `chemfig` Overleaf 中的範例](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) 下圖顯示了上述範例產生的輸出： ![使用 chemfig 套件在 LaTeX 中繪製乙醛](/files/12fbe366f36bb8b8db889ede3d908f90e374c168) 這裡有兩個新指令： * `\setchemfig{}`：此指令用於設定繪製化學結構的選項。 * `\chem``name{}{}` ：此指令中的第一個參數是一個 `chemfig` 化學式，第二個則是在化學式下方印出的文字。在範例中，文字是「乙醛」。 也請注意，所使用的字型是 `huge`。你可以改用任何其他 [字型大小](/latex/zh-tw/zi-xing/01-font-sizes-families-and-styles.md) ，而化學式會依此等比例縮放。 ### 參考指南（chemfig） **鍵結類型** | 鍵結類型 | 碼 | output | | ------ | ------------------- | ------------------------------------------------------------- | | 單鍵 | `\chemfig{O - H}` | ![Bond1.png](/files/dc30f14f6ee087369362411a68f6a568972f0ce5) | | 雙倍 | `\chemfig{O = H}` | ![Bond2.png](/files/650354374d4df9de2fb37a454cfddf399fb74e5e) | | 三鍵 | `\chemfig{O ~ H}` | ![Bond3.png](/files/dd60f210cc6dcd027cab4333fe9e808b85bd425f) | | 普通右楔形鍵 | `\chemfig{O > H}` | ![Bond4.png](/files/d98d5ae2be20589717194de5a0a96c8c54477e6f) | | 普通左楔形鍵 | `\chemfig{O < H}` | ![Bond5.png](/files/0b624c6c514148db254bce5b67c5cf028b94168a) | | 虛線右楔形鍵 | `\chemfig{O >: H}` | ![Bond6.png](/files/3e9375294e422cfae60e211ab1746bd1273c96ff) | | 虛線左楔形鍵 | `\chemfig{O <: H}` | ![Bond7.png](/files/f5ef6817f89f11e494dc5fbc835cc22d0b39bf1f) | | 空心右楔形鍵 | `\chemfig{O >\| H}` | ![Bond8.png](/files/74f1ba3ae55f1e71dd2e2968e54ee28d1c26cc10) | | 空心左楔形鍵 | `\chemfig{O <\| H}` | ![Bond9.png](/files/b2ff54c58b60b71cbdca923355c32bf6f16cbf15) | ## 使用 mhchem 排版化學式與方程式 該 `mhchem` 套件多功能的 `\ce` 指令，這是 [可由 Overleaf 視覺編輯器預覽支援的](#visual-editors-preview-of-chemical-formulae-and-equations)，可用來排版化學式與方程式；例如，輸入 `\ce{H2O}` 會排版出 $$\text{H}\_2\text{O}$$，也就是水的化學式。 * **注意**：套件的較新版本可能 `mhchem` 會 [增加專案編譯所需的時間](/latex/zh-tw/zhi-shi-ku/038-fixing-and-preventing-compile-timeouts.md#mhchemtimeout)。改用 [`chemformula` 套件](https://ctan.org/pkg/chemformula?lang=en)，並使用其 `\ch` 指令，可以減少編譯時間，但目前視覺編輯器尚未預覽該 `\ch` 指令。 ### 如何載入 mhchem 套件 若要使用 `mhchem`的最新版本，目前為第 4 版，請在文件前言區加入以下一行： ```latex \usepackage[version=4]{mhchem} ``` 這會載入 `mhchem` 及其預設樣式，用於格式化化學式與方程式。若要變更這些預設值，你可以使用 `mhchem` 套件選項或 `\mhchemoptions` 指令。例如，若要將文字模式字型改為無襯線體，並使用 PGF/Ti*k*Z 繪製箭頭，你可以用 `mhchem` 以下方式載入 ```latex \usepackage[version=4,arrows=pgf-filled,textfontname=sffamily]{mhchem} ``` 或者你也可以在文件中使用 `\mhchemoptions` 指令 ```latex \mhchemoptions{arrows=pgf-filled,textfontname=sffamily} ``` 該 [`mhchem` 套件文件所述](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/mhchem/mhchem.pdf) 提供了更多關於設定 `mhchem`的說明，並附有許多化學式與方程式範例，其中我們在此重現幾個以幫助你入門。請注意在較複雜的輸入中，對 `\ce` 指令使用空白字元。這些空白是必要的，可協助 `mhchem` 正確解析你的化學式與方程式；若省略它們，可能會觸發錯誤 [Unexpected input character](#the-unexpected-input-character-mhchem-error). ### 一些範例 以下 Overleaf 專案使用 `mhchem` 以下三個套件選項載入： * `arrows=pgf-filled`：使用 PGF 繪製實心箭頭 * `textfontname=sffamily`：在數學模式之外，化學式與方程式會使用預設的無襯線字型排版 * `mathfontname=mathsf`：在數學模式中使用無襯線字型 該 `\ce` 指令用於排版一系列範例。 ```latex \documentclass{article} %使用一些套件選項載入 mhchem \usepackage[version=4,arrows=pgf-filled, textfontname=sffamily, mathfontname=mathsf]{mhchem} \begin{document} \subsection*{簡單分子} \begin{itemize} \item 水：\verb|\ce{H2O}|, \ce{H2O} \item 苯：\verb|\ce{C6H6}|, \ce{C6H6} \item 過氧化氫：\verb|\ce{H2O2}|, \ce{H2O2} \item 醋酸：\verb|\ce{C2H4O2}|, \ce{C2H4O2} \item 葡萄糖：\verb|\ce{C6H12O6}|, \ce{C6H12O6} \end{itemize} \subsection*{化學方程式} 兩個基本範例： \begin{itemize} \item \verb|\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}| 會排版出 \ce{2H2 + O2 -> 2H2O} \item \verb|\ce{CO2 + C -> 2 CO}| 會排版出 \ce{CO2 + C -> 2 CO} \end{itemize} \subsection*{較複雜的範例} 輸入 \verb|\ce{Hg^2+ ->[I-] HgI2 ->[I-] [Hg^{II}I4]^2-}| 會排版成這樣：\vskip10pt \noindent \ce{Hg^2+ ->[I-] HgI2 ->[I-] [Hg^{II}I4]^2-}. \subsection*{數學模式範例} 化學表示式也可以使用數學模式指令來排版，例如 \verb|\frac|。 \vskip10pt \noindent 輸入 \verb|\[K=\frac{[\ce{Hg^2+}][\ce{Hg}]}{[\ce{Hg2^2+}]}\]| 會產生這個結果： \[K=\frac{[\ce{Hg^2+}][\ce{Hg}]}{[\ce{Hg2^2+}]}\] \end{document} ``` [在此開啟 `mhchem` Overleaf 中的範例。](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) 這個專案會產生以下輸出： ![顯示 mhchem 範例的圖示](/files/d3665f188e7de168d6c3cd213a176cdf298ce83c) 該 [`mhchem` 套件文件所述](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/contrib/mhchem/mhchem.pdf) 非常值得一讀，因為除了套件選項與設定資訊外，它還包含許多化學式與方程式範例，其中我們在此重現了幾個，幫助你快速上手。 ### Visual Editor 對化學式與方程式的預覽 Overleaf 的 Visual Editor 提供由 `\ce` 指令排版出的化學式與方程式預覽，如下方影片片段所示： {% embed url="" %} ### mhchem 的「Unexpected input character」錯誤 該 `mhchem` 套件錯誤 **`Assertion failed: Unexpected input character`** 常常是因為 `\ce` 指令輸入中缺少空白所致——空白對於 `mhchem` 正確解析較複雜的化學表示式至關重要。從 PDF 文件複製貼上範例時，也可能因為空白未能正確複製而出現此錯誤。 以下範例示範此錯誤： ```latex \ce{CO2+C->2CO} ``` [在此開啟 **會產生錯誤的** `mhchem` Overleaf 中的範例。](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，我們需要在 `C` 和 `->` 之間加入空白；然而，這樣做可能仍不足以排版出我們想要的表示式。所有空白都正確加入後，看起來會是這樣： ```latex \ce{CO2 + C -> 2 CO} ``` [打開這個已修正的 `mhchem` Overleaf 中的範例。](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) 這個專案會產生以下輸出： ![](/files/8aa2f618c495e47175560121f14de8e8060dc3c7) ## 延伸閱讀 更多資訊請參見 * [分子軌域圖](/latex/zh-tw/te-ding-ling-yu/04-molecular-orbital-diagrams.md) * [費曼圖](/latex/zh-tw/te-ding-ling-yu/03-feynman-diagrams.md) * [TikZ 套件](/latex/zh-tw/tu-biao-yu-biao-ge/05-tikz-package.md) * [插入圖片](/latex/zh-tw/geng-duo-zhu-ti/27-inserting-images.md) * [希臘字母與數學符號清單](/latex/zh-tw/shu-xue/11-list-of-greek-letters-and-math-symbols.md) * [該 **chemfig** 套件文件所述](http://www.ctan.org/pkg/chemfig) * [該 **tikz/pgf** 套件文件所述](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-tw/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.