Desenhe um círculo Frost em Latex

Aqui está uma solução totalmente automatizada. As chamadas para seus três exemplos são

\frost{6}{6} \frost{5}{4} \frost{8}{8} 

Há um argumento opcional para o tamanho do raio. O padrão é 1 cm. Portanto, frost[2cm]{6}{6} teria um raio de 2 cm.

Observação: isso só funciona (no momento) se houver um número par de elétrons.

\documentclass{article} \usepackage{tikz} \usepackage{ifthen} \usetikzlibrary{decorations.markings} \tikzset% Define decorations {updown/.style={postaction=decorate, decoration={markings, mark=at position .5 with {\draw[line join=round] (-2pt,-\arrlen)--++(0pt,2*\arrlen)--(-4pt,1pt); \draw[line join=round] (2pt,\arrlen)--++(0pt,-2*\arrlen)--(4pt,-1pt); }}},% 2 arrows uparr/.style={postaction=decorate, decoration={markings, mark=at position .5 with {\draw[line join=round] (0pt,-\arrlen)--++(0pt,2*\arrlen)--(-2pt,1pt); }}},% 1 arrow, right side dnarr/.style={postaction=decorate, decoration={markings, mark=at position .5 with {\draw[line join=round] (0pt,\arrlen)--++(0pt,-2*\arrlen)--(2pt,-1pt); }}}% 1 arrow left side (points down since lines will be drawn right to left) } \newcommand{\orblen}{.8}% length of horizontal segments as a percentage of main radius \newcommand{\arrlen}{.25cm}% half length of each arrow \newcommand{\frost}[3][1cm]% optional argument is circle radius, #2=edges, #3=electrons {\begin{tikzpicture}[line width=1pt] \draw(0,0)circle[radius=#1];% main circle \ifthenelse{#3 = 0}{\draw(-.5*#1*\orblen,-#1)--(.5*#1*\orblen,-#1);}% draw bottom line segment... {\draw[updown](-.5*#1*\orblen,-#1)--(.5*#1*\orblen,-#1);}% ...with arrows if >0 electrons \foreach \k [evaluate=\k as \r using .5*#2+1,% point right if k<r, point left if k>r, top if k=r evaluate=\k as \t using (\k-1)*360/#2-90,% angles of polygon vertices. k=1 is bottom. evaluate=\k as \n using -4*\k+6+#3,% who gets 2 electrons (right)? evaluate=\k as \m using -4*(#2+2-\k)+6+#3,% who gets 2 electrons (left)? evaluate=\k as \j using 2*#2] in {1,...,#2}% electrons for top if #3=2*#2 {\draw(\t:#1)--(\t+360/#2:#1); \ifthenelse{\k>1}% already did bottom line. {\ifthenelse{\lengthtest{\k pt < \r pt}}% right side {\ifthenelse{3 < \n}{\draw[updown](\t:#1)--+(#1*\orblen,0);}% 2 arrows {\ifthenelse{1 < \n}{\draw[uparr](\t:#1)--+(#1*\orblen,0);}% 1 arrow {\draw(\t:#1)--+(#1*\orblen,0);}}}% no arrows {\ifthenelse{\lengthtest{\k pt > \r pt}}% left side {\ifthenelse{3 < \m}{\draw[updown](\t:#1)--+(-#1*\orblen,0);}% 2arrows {\ifthenelse{1 < \m}{\draw[dnarr](\t:#1)--+(-#1*\orblen,0);}% 1 arrow {\draw(\t:#1)--+(-#1*\orblen,0);}}}%no arrows {\ifthenelse{#3 = \j}{\draw[updown](-.5*#1*\orblen,#1)--(.5*#1*\orblen,#1);}% 2 arrows on top {\draw(-.5*#1*\orblen,#1)--(.5*#1*\orblen,#1);}}} % no arrows on top }{} % do nothing if k=1 (bottom) } \draw[dotted](-2*#1,0)--(3*#1,0)node[below]{bonding\phantom{anti}}node[above]{antibonding}; \draw[-latex](-2.2*#1,-#1)--node[sloped,above,pos=.4]{Energy}(-2.2*#1,1.8*#1); \end{tikzpicture} } \begin{document} \frost{6}{6} \frost{5}{4} \frost{8}{8} \end{document} 

Comentários

• Muito boa também sua resposta.
• Excelente! Isso funciona perfeitamente.

Honestamente, foi preciso algum esforço, mas sua figura era intrigante e permitiu-me aprender coisas novas ¹ então, está tudo bem.

Basicamente, criei um \newcommand, nome \Frostcircle, que tem 2 argumentos, opções e os elétrons.

Atualmente, os [options] são:

• radius = o raio do círculo, observe que no momento os gráficos ao redor não se ajustam se você torná-lo muito grande. Posso trabalhar nisso no futuro. Leva apenas um número (em cm) no momento, usando comprimentos quebre, eu não tenho certeza por que ainda. Sugestões são bem vindas.
• ring size = refere-se ao número de lados do polígono. Número de lados de 5 a 10 foram testados. Como você pode esperar, leva um número como argumento
• frost label = este é o rótulo no topo, o padrão é vazio. Certifique-se de colocar o texto entre colchetes, por exemplo, frost label={My label here}

O outro argumento são os elétrons, a maneira mais fácil que encontrei é defini-los no sentido anti-horário, começando do topo, como nesta figura:

Assume valores 0, 1 e 2: em ordem, sem elétron, um elétron, dois elétrons. Você pode fornecê-lo como uma lista, portanto, {0,0,2,2,2,0} resultaria em seu benzene círculo de gelo. Pode parecer contra-intuitivo, mas na verdade é simples quando você tenta.

Se o número de elementos na lista que você fornecer for menor que o tamanho do anel, você receberá um erro e o código não compilar. Se você não quiser nenhum elétron, basta digitar 0 para resolver isso.

Notas

A direção do ” arrow ” pois o elétron está invertido do outro lado, não tenho certeza se isso é importante para seus gráficos. Posso examiná-lo em outro dia se for importante. CORRIGIDO

Além disso, adicionei os mesmos pacotes que na resposta de Sebastiano para obter a fonte matemática, mas elas não são necessárias para o comando funcionar.

Saída

Código

\documentclass[margin=10pt]{article} \usepackage{tikz} \usepackage{newtxtext} \usepackage{amssymb} \usepackage{bm} \usetikzlibrary{arrows.meta,decorations.markings,shapes.geometric} \tikzset{% electron/.style={% postaction={decorate, decoration={% markings, mark=at position .5 with {% \ifnum#1=1\relax% \draw[-{Straight Barb[left,angle=60:2pt 3]}] (0,-6pt) --(0,6pt); \else \ifnum#1=2\relax% \draw[-{Straight Barb[left,angle=60:2pt 3]}] (-1pt,-6pt) -- (-1pt,6pt); \draw[{Straight Barb[left,angle=60:2pt 3]}-] (1pt,-6pt) -- (1pt,6pt); \else \fi\fi }} } }, mlbl/.style={anchor=south, align=center, midway, sloped}, } \pgfkeys{/tikz/.cd,% to set the path radius/.initial=.8, % initial value radius/.get=\circleradius, % to get the value from a macro radius/.store in=\circleradius, % to store the value into a macro ring size/.initial=5, ring size/.get=\numbersides, ring size/.store in=\numbersides, frost label/.initial=, frost label/.get=\frostlabel, frost label/.store in=\frostlabel, } \newcommand\Frostcircle[2][]{% \tikzset{radius=.8,ring size=5,frost label=,#1} \begin{tikzpicture}[line width=1pt] \draw[-{Stealth[scale=1.5]}] (0,0) -- (0,3cm) node[mlbl] {Energy} node[anchor=north west, xshift=2mm] {\frostlabel}; \draw[dotted, shorten >=-1cm] (.5,1) -- (4,1) node[anchor=south west] {antibonding} node[anchor=north west] {bonding}; \draw (2,1) circle (\circleradius); \node[% regular polygon, rotate=360/\numbersides/2, regular polygon sides=\numbersides, minimum size=\circleradius*2 cm, draw, outer sep=0pt ] at (2,1) (FrostCircle) {}; \def\electronarrow{{#2}} \foreach \polycorner [count=\findex starting from 0] in {1,...,\numbersides}{% \pgfmathtruncatemacro\maximumhalf{\numbersides/2+1} \pgfmathsetmacro\Findex{\electronarrow[\findex]} \ifnum\polycorner=1\relax% \draw[electron=\Findex] (FrostCircle.corner \polycorner)++(-.8,0) --++ (1.6,0); \else \ifnum\polycorner=\maximumhalf\relax% \draw[electron=\Findex] (FrostCircle.corner \polycorner)++(-.8,0) --++ (1.6,0); \else \ifnum\polycorner<\maximumhalf\relax% \draw[electron=\Findex] (FrostCircle.corner \polycorner)++ (-.8,0) -- (FrostCircle.corner \polycorner); \else \draw[electron=\Findex] (FrostCircle.corner \polycorner) --++ (.8,0); \fi\fi\fi }% \end{tikzpicture}% } \begin{document} \Frostcircle[% ring size=6, radius=1, frost label={benzene (ring size = 6, electrons = 6)} ]{0,0,2,2,2,0} \vspace{1cm} \Frostcircle[% ring size=5, radius=1, frost label={cyclopentadienyl cation (ring size = 5, electrons = 4)} ]{0,1,2,1,0} \vspace{1cm} \Frostcircle[% ring size=8, radius=1, frost label={cyclooctatetraene (ring size = 8, electrons = 8)} ]{0,0,1,2,2,2,1,0} \end{document} 

^{1: O pgfkeys.}

Com mentos

• Muito obrigado pela citação do meu nome :-); para minha humilde opinião, não era importante. Seus diferentes códigos são perfeitos !!!! +1
• Isso é ótimo! Geralmente, no estado fundamental, elétrons desemparelhados (setas) teriam o mesmo spin (mesma direção), então a solução SandyG ‘ atende às minhas necessidades um pouco melhor.
• @BenNorris interessante. Eu ‘ darei uma olhada nisso mais tarde. Não deve ‘ ser difícil de conseguir.
• @BenNorris Eu só queria que você soubesse, eu corrigi a direção. Foi bastante fácil, não sei por que não ‘ pensei nisso antes.

Fiz com Mathcha o primeiro exemplo. Para minha humilde opinião, parece muito semelhante … mas há um máximo latino: ” de gustibus non disputandum est “.

\documentclass[a4paper,12pt]{article} \usepackage{tikz} \usepackage{newtxtext} \usepackage{amssymb} \usepackage{bm} \begin{document} \tikzset{every picture/.style={line width=0.75pt}} %set default line width to 0.75pt \begin{tikzpicture}[x=0.75pt,y=0.75pt,yscale=-1,xscale=1] %uncomment if require: \path (0,300); %set diagram left start at 0, and has height of 300 %Shape: Regular Polygon [id:dp9024119328579219] \draw [line width=1.5] (203,184) -- (161.86,160.25) -- (161.86,112.75) -- (203,89) -- (244.14,112.75) -- (244.14,160.25) -- cycle ; %Shape: Circle [id:dp3742321630799761] \draw [line width=1.5] (155.5,136.5) .. controls (155.5,110.27) and (176.77,89) .. (203,89) .. controls (229.23,89) and (250.5,110.27) .. (250.5,136.5) .. controls (250.5,162.73) and (229.23,184) .. (203,184) .. controls (176.77,184) and (155.5,162.73) .. (155.5,136.5) -- cycle ; %Straight Lines [id:da6431705906977057] \draw [line width=1.5] (101,185) -- (101,31.71) ; \draw [shift={(101,27.71)}, rotate = 450] [fill={rgb, 255:red, 0; green, 0; blue, 0 } ][line width=0.08] [draw opacity=0] (13.4,-6.43) -- (0,0) -- (13.4,6.44) -- (8.9,0) -- cycle ; %Straight Lines [id:da03628267423150655] \draw [line width=1.5] (176.75,89) -- (229.25,89) ; %Straight Lines [id:da6999074691962319] \draw [line width=1.5] (244.14,112.75) -- (285.5,112.75) ; %Straight Lines [id:da6267867712352968] \draw [line width=1.5] (120.5,112.75) -- (161.86,112.75) ; %Straight Lines [id:da4603867099439829] \draw [line width=1.5] (244.14,160.25) -- (285.5,160.25) ; %Straight Lines [id:da018369347304083128] \draw [line width=1.5] (120.5,160.25) -- (161.86,160.25) ; %Straight Lines [id:da7545009709936943] \draw [line width=1.5] (176.75,184) -- (229.25,184) ; %Straight Lines [id:da42526907269791137] \draw [line width=1.5] [dash pattern={on 1.69pt off 2.76pt}] (120.5,136.5) -- (346.5,136.5) ; % Text Node \draw (126,149.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\upharpoonleft }$}; % Text Node \draw (249,149.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\upharpoonleft }$}; % Text Node \draw (195,173.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\upharpoonleft }$}; % Text Node \draw (130,149.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\downharpoonright }$}; % Text Node \draw (253,149.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\downharpoonright }$}; % Text Node \draw (200,173.4) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] {$\bm{\downharpoonright }$}; % Text Node \draw (74,149) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large,rotate=-270] [align=left] {Energy}; % Text Node \draw (288,103) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] [align=left] {Antibonding}; % Text Node \draw (288,150) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [font=\large] [align=left] {Bonding}; % Text Node \draw (120,36) node [anchor=north west][inner sep=0.75pt] [align=left] {\large benzene (6 atoms, 6 electrons)}; \end{tikzpicture} \end{document}