Zeichnen Sie einen Frostkreis in Latex

Hier ist eine vollautomatische Lösung. Die Aufrufe für Ihre drei Beispiele lauten

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

Es gibt ein optionales Argument für die Radiusgröße. Die Standardeinstellung ist 1 cm. frost[2cm]{6}{6} hätte also einen Radius von 2 cm.

Hinweis: Dies funktioniert (im Moment) nur, wenn eine gerade Anzahl von Elektronen vorhanden ist.

\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} 

Kommentare

• Sehr gut auch Ihre Antwort.
• Ausgezeichnet! Das funktioniert wunderbar.

Ehrlich gesagt hat es einige Mühe gekostet, aber Ihre Figur war faszinierend und es erlaubte mir, neue Dinge zu lernen ¹ , also ist alles gut.

Grundsätzlich habe ich einen \newcommand -Namen erstellt \Frostcircle mit 2 Argumenten, Optionen und den Elektronen.

Derzeit lauten die [options]:

• radius = der Radius des Kreises. Bitte beachten Sie, dass sich die umgebenden Grafiken derzeit nicht anpassen, wenn Sie sie zu groß machen. Ich könnte daran arbeiten in der Zukunft. Es braucht im Moment nur eine Zahl (in cm), mit Längen bricht es, ich bin mir nicht sicher warum. Vorschläge sind willkommen.
• ring size = Dies bezieht sich auf die Anzahl der Seiten des Polygons. Die Anzahl der Seiten von 5 bis 10 wurde getestet. Wie zu erwarten, wird eine Zahl als Argument verwendet.
• frost label = Dies ist die Bezeichnung oben, die Standardeinstellung ist leer. Stellen Sie sicher, dass Sie den Text mit geschweiften Klammern umgeben, z. frost label={My label here}

Das andere Argument sind die Elektronen. Der einfachste Weg, den ich finden könnte, besteht darin, sie von oben beginnend gegen den Uhrzeigersinn einzustellen. wie in dieser Abbildung:

Es werden die Werte 0, 1 und 2 verwendet: in der Reihenfolge kein Elektron, ein Elektron, zwei Elektronen. Sie können es als Liste angeben, sodass {0,0,2,2,2,0} Ihren benzene Frostkreis ergibt. Es klingt vielleicht nicht intuitiv, ist aber tatsächlich einfach, wenn Sie es einmal ausprobieren.

Wenn die Anzahl der Elemente in der von Ihnen angegebenen Liste geringer als die Ringgröße ist, wird eine Fehlermeldung angezeigt und der Code wird angezeigt Wenn Sie kein Elektron möchten, geben Sie einfach 0 ein, um dies zu lösen.

Hinweise

Die Richtung des “ Pfeil “ für das Elektron ist auf der anderen Seite invertiert, nicht sicher, ob dies für Ihre Grafiken wichtig ist. Ich kann es mir genauer ansehen Tag, wenn es wichtig ist. FIXED

Außerdem habe ich die gleichen Pakete hinzugefügt wie in Sebastianos Antwort , um die mathematische Schriftart zu erhalten, aber sie werden nicht benötigt, damit der Befehl funktioniert.

Ausgabe

Code

\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: Die pgfkeys.}

Com ment

• Vielen Dank für das Zitieren meines Namens :-); Für meine bescheidene Meinung war es nicht wichtig. Ihre verschiedenen Codes sind perfekt !!!! +1
• Das ist großartig! Im Grundzustand haben ungepaarte Elektronen (Pfeile) im Allgemeinen den gleichen Spin (die gleiche Richtung), sodass die Lösung von SandyG ‚ meinen Anforderungen etwas besser entspricht.
• @BenNorris interessant. Ich ‚ werde mir das später ansehen. ‚ sollte nicht schwer zu erreichen sein.
• @BenNorris Ich wollte Sie nur wissen lassen, ich habe die Richtung festgelegt. Es war ziemlich einfach, nicht sicher, warum ich ‚ nicht früher daran gedacht habe.

Ich habe mit Mathcha das erste Beispiel gemacht. Für meine bescheidene Meinung scheint es sehr ähnlich zu sein … aber es gibt ein lateinisches Maximum: “ 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}