Wikipedia:Richtlinien Chemie/Reaktionsgleichungen

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Konventionen für Artikel im Bereich der Chemie – Reaktionsgleichungen Diese Seite soll Richtlinien für den Gebrauch und die Formatierung von Reaktionsgleichungen in Chemie-Artikeln bieten. Allgemeine Hinweise und chemiebezogene Richtlinien finden sich unter Wikipedia:Richtlinien Chemie. Für weitere Fragen steht die Redaktion Chemie zur Verfügung.

Reaktionsgleichungen sind bevorzugt in TeX zu formatieren. In der Wikipedia ist dies möglich, indem man den zu formatierenden Bereich mit <math>...</math> einrahmt. Ausführliche Hilfe zur Benutzung von TeX gibt es hier.

Einfache Formeln und Reaktionsgleichungen können auch mit <chem>...</chem> geschreiben werden. Mit „einfach“ werden hier Formeln und Gleichungen bezeichnet, die keine besonderen Formatierungen wie z. B. Kursivschrift oder aufrecht beschriftete Reaktionspfeile benötigen. Sie können mit der Bearbeitungsumgebung VisualEditor in den Seitentext eingefügt und bearbeitet werden; eine Beschreibung dazu findet sich unter Hilfe:TeX/VisualEditor/Chemische Formeln.

Formatierung

Chemische Formeln sind einzurücken. Dadurch heben sie sich vom Fließtext ab und sie stehen auch ohne doppelten Absatz in einer neuen Zeile. Die stöchiometrischen Koeffizienten (die Zahlen, die die Stoffverhältnisse angeben) sind von der jeweiligen Summenformel durch einen einfachen \ zu trennen. Bei Bedarf kann die Reaktionsgleichung ausformuliert werden. Der jeweilige Text wird ebenfalls eingerückt und klein (<small>...</small>) unter die jeweilige Formel geschrieben. Wenn hilfreich und noch nicht anderweitig verlinkt, können auch Wikilinks verwendet werden. Mit mathsf anstatt mathrm wird eine serifenlose Schriftart verwendet.

Code

<math>\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2 \longrightarrow 6 \ CO_2 + 6 \ H_2O}</math>

<small>[[Traubenzucker|Glucose]] reagiert mit [[Sauerstoff]] zu [[Kohlenstoffdioxid]] und [[Wasser]].</small>

So siehts im Artikel aus

$\mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}+6\ O_{2}\longrightarrow 6\ CO_{2}+6\ H_{2}O}$

Glucose reagiert mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Zur Darstellung von Elementen mit Ordnungs- und Massezahl gibt es folgende Möglichkeiten: ¹⁵₇N, ${}_{7}^{15}N$, ${\mathsf {{}_{7}^{15}N}}$, ${\bf {\mathsf {{}_{7}^{15}}}}$N

Bindungen und Bindestriche mit math

Für chemische Bindungen werden im Math-Modus der einfache Bindestrich, für Doppelbindungen das Gleichheitszeichen und für Dreifachbindungen \equiv eingesetzt. Um Leerräume neben den Bindungen zu vermeiden, werden die Zeichen in geschweifte Klammern gesetzt: {-}, {=} bzw {\equiv}.

<math>\mathrm{CH_3{-}COOH + CH_3{-}OH \longrightarrow CH_3{-}C({=}O){-}O{-}CH_3 + H_2O}</math>

$\mathrm {CH_{3}{-}COOH+CH_{3}{-}OH\longrightarrow CH_{3}{-}C({=}O){-}O{-}CH_{3}+H_{2}O}$

Bei Text in den Reaktionsgleichungen müssen Bindestriche per \text{-} gesetzt werden.

<math>\mathrm{Acetyl\text{-}CoA + H_2O \longrightarrow CH_3COO^- + CoA\text{-}SH}</math>

$\mathrm {Acetyl{\text{-}}CoA+H_{2}O\longrightarrow CH_{3}COO^{-}+CoA{\text{-}}SH}$

Lange Gleichungen

Lange Gleichungen sollten aufgeteilt werden, so dass eine Möglichkeit für einen Zeilenumbruch gegeben ist. Am zweckmäßigsten geschieht dies nach dem Reaktionspfeil.

<math>\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6 \ O_2 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{6 \ CO_2 + 6 \ H_2O}</math>

$\mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}+6\ O_{2}\longrightarrow }$ $\mathrm {6\ CO_{2}+6\ H_{2}O}$

Manchmal führt diese Aufteilung dazu, dass ein Teil der Reaktionsgleichung vom TeX-Parser nicht in ein Bild, sondern in HTML konvertiert wird. Um die Konvertierung in ein Bild zu erzwingen, kann man ans Ende der Gleichung ein Leerzeichen einfügen.

… + 6 \ H_2O \ }</math>

Erweiterte Formatierung mit math

Reaktionsbedingungen werden zunächst über den Reaktionspfeil geschrieben, erst wenn mehr Angaben gemacht werden, wird auch der Raum unterhalb des Pfeiles genutzt; Wärmezufuhr oder Wärmeabgabe sollten stets mit ΔH > 0 oder ΔH < 0 bezeichnet werden.

Reaktion

<math>\mathrm{AB + C \longrightarrow AC + B}</math>

$\mathrm {AB+C\longrightarrow AC+B}$

Gleichgewicht

In Gleichgewichtsreaktionen soll stets der Gleichgewichtspfeil

\rightleftharpoons

verwendet werden.

<math>\mathrm{AB + C \ \rightleftharpoons \ AC + B}</math>

$\mathrm {AB+C\ \rightleftharpoons \ AC+B}$

Eine Beschriftung

<math>\mathrm{AB + C \ \xrightarrow{\Delta T} \ A + BC}</math>

$\mathrm {AB+C\ {\xrightarrow {\Delta T}}\ A+BC}$

Zwei Beschriftungen

<math>\mathrm{AB + C \ \xrightarrow[Kat]{\Delta T} \ A + BC}</math>

$\mathrm {AB+C\ {\xrightarrow[{Kat}]{\Delta T}}\ A+BC}$

<math>\mathrm{AB \ \xrightarrow[-A]{+C} \ BC}</math>

$\mathrm {AB\ {\xrightarrow[{-A}]{+C}}\ BC}$

Reaktion mit Wärmefreisetzung (exotherme Reaktion)

<math>\mathrm{AB + C \ \xrightarrow{\bigtriangledown} \ A + BC}</math>

$\mathrm {AB+C\ {\xrightarrow {\bigtriangledown }}\ A+BC}$

Reaktion mit Wärmezufuhr (endotherme Reaktion)

<math>\mathrm{AB + C \ \xrightarrow{\triangle} \ A + BC}</math>

$\mathrm {AB+C\ {\xrightarrow {\triangle }}\ A+BC}$

Reaktion bei 450 °C

<math>\mathrm{AB + C \ \xrightarrow{450\, {}^{\circ}C} \ A + BC}</math>

$\mathrm {AB+C\ {\xrightarrow {450\,{}^{\circ }C}}\ A+BC}$

Reaktion mit gasförmigem Produkt

<math>\mathrm{AB + C \longrightarrow A + BC \uparrow}</math>

$\mathrm {AB+C\longrightarrow \ A+BC\uparrow }$

Reaktion mit Fällungsprodukt

<math>\mathrm{AB + C \longrightarrow A + BC \downarrow}</math>

$\mathrm {AB+C\longrightarrow \ A+BC\downarrow }$

Ionengleichungen

<math>\mathrm{HPO_4^{\,2-}+ H_2O  \rightleftharpoons}</math> <math>\mathrm{H_3O^+ + PO_4^{\,3-}}</math>

$\mathrm {HPO_{4}^{\,2-}+H_{2}O\rightleftharpoons }$ $\mathrm {H_{3}O^{+}+PO_{4}^{\,3-}}$

<math>\mathrm{HPO_{4(aq)}^{\,2-}+ H_2O_{(l)}  \rightleftharpoons}</math> <math>\mathrm{H_3O^+_{(aq)} + PO_{4(aq)}^{\,3-}, \ K_{s3} = 4{,}7 \cdot 10^{-13}}</math>

$\mathrm {HPO_{4(aq)}^{\,2-}+H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons }$ $\mathrm {H_{3}O_{(aq)}^{+}+PO_{4(aq)}^{\,3-},\ K_{s3}=4{,}7\cdot 10^{-13}}$

Strukturformeln

→ Hauptseite: Wikipedia:Wie erstelle ich Strukturformeln?

<math title="1,2-Wittig-Umlagerung">\mathrm{
R'{-}\!\!\!\!\overset{\displaystyle H \atop \vert }{\underset{ \vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}\!\!\!\!{-}O{-}R
+ {\color{Gray}{R'''{-}Li}} \ 
\longrightarrow \ 
}</math><math title="1,2-Wittig-Umlagerung">\mathrm{
R'{-}\!\!\!\!\overset{\displaystyle R \atop \vert }{\underset{ \vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}\!\!\!\!{-}O{-}Li
+ {\color{Gray}{R'''{-}H}} \ 
\xrightarrow{\displaystyle H^+} \ 
}</math><math title="1,2-Wittig-Umlagerung">\mathrm{
R'{-}\!\!\!\!\overset{\displaystyle R \atop \vert }{\underset{ \vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}\!\!\!\!{-}O{-}H
}</math>

$\mathrm {R'{-}\!\!\!\!{\overset {\displaystyle H \atop \vert }{\underset {\vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}}\!\!\!\!{-}O{-}R+{\color {Gray}{R'''{-}Li}}\ \longrightarrow \ }$$\mathrm {R'{-}\!\!\!\!{\overset {\displaystyle R \atop \vert }{\underset {\vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}}\!\!\!\!{-}O{-}Li+{\color {Gray}{R'''{-}H}}\ \xrightarrow {\displaystyle H^{+}} \ }$$\mathrm {R'{-}\!\!\!\!{\overset {\displaystyle R \atop \vert }{\underset {\vert \atop \displaystyle \ \ R''}{C}}}\!\!\!\!{-}O{-}H}$

Formeln und Reaktionsgleichungen mit chem

Um einfache chemische Formeln und Reaktionsgleichungen zu schreiben, kann das <chem>-Tag verwendet werden. Dazu wird die Formel oder die Reaktionsgleichung zwischen <chem> und </chem> eingeschlossen.

Beispiele

Quelltext mit chem	Ergebnis
<chem>H2O</chem>	${\ce {H2O}}$
<chem>NH3</chem>	${\ce {NH3}}$
<chem>2 H2 + O2 -> 2 H2O</chem>	${\ce {2 H2 + O2 -> 2 H2O}}$
<chem>H2 + I2 <=> 2 HI</chem>	${\ce {H2 + I2 <=> 2 HI}}$
<chem>Ag+ + Cl- -> AgCl v</chem>	${\ce {Ag+ + Cl- -> AgCl v}}$

<chem> ist in vielen Fällen vorteilhaft im Vergleich zur Darstellung mit TeX: Zahlen, die lückenlos einem Text hintangefügt sind, werden automatisch tiefer gestellt angezeigt, so dass die in Formeln gewünschte Tiefstellung nicht explizit angegeben werden muss.

Vergleich von <chem> und <math> bei Formeln und Reaktionsgleichungen

Beispiele

Quelltext mit chem	Ergebnis mit chem	Ergebnis mit math	Quelltext mit math
<chem>H2O</chem>	${\ce {H2O}}$	$\mathrm {H_{2}O}$	<math>\mathrm{H_2O}</math>
<chem>NH3</chem>	${\ce {NH3}}$	$\mathrm {NH_{3}}$	<math>\mathrm{NH_3}</math>
<chem>NH4+</chem>	${\ce {NH4+}}$	$\mathrm {NH_{4}^{+}}$	<math>\mathrm{NH_4^+}</math>
<chem>2 H2 + O2 -> 2 H2O</chem>	${\ce {2 H2 + O2 -> 2 H2O}}$	$\mathrm {2\ H_{2}+O_{2}\longrightarrow 2\ H_{2}O}$	<math>\mathrm{2 \ H_2 + O_2 \longrightarrow 2 \ H_2O}</math>
<chem>H2 + I2 <=> 2 HI</chem>	${\ce {H2 + I2 <=> 2 HI}}$	$\mathrm {H_{2}+I_{2}\rightleftharpoons 2\ HI}$	<math>\mathrm{H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2 \ HI}</math>
<chem>Ag+ + Cl- -> AgCl v</chem>	${\ce {Ag+ + Cl- -> AgCl v}}$	$\mathrm {Ag^{+}+Cl^{-}\longrightarrow AgCl\!\downarrow }$	<math>\mathrm{Ag^+ + Cl^- \longrightarrow AgCl\!\downarrow}</math>
(nicht empfohlen)		$\mathrm {SO_{3}\xrightarrow {+H_{2}O} H_{2}SO_{4}}$	<math>\mathrm{SO_3 \xrightarrow{+ H_2O} H_2SO_4}</math>

Soll verhindert werden, dass ein aufrecht beschrifteter Reaktionspfeil nach <chem> die Seite in die Wartungskategorie Seiten, die ein veraltetes Format des chem-Tags verwenden führt, muss mit Stand Juni 2020 der Reaktionspfeil mit <chem> … \begin{math}\mathrm{\xrightarrow{…}}\end{math} …</chem> umschlossen werden. Diese aufwendige <chem> … \begin{math} … \end{math} … </chem>Konstruktion wird nicht empfohlen. Sie könnte auch verwendet werden, wenn innerhalb eines <chem>-Blocks <math>-Sonderzeichen wie \cdots ($\cdots$) benötigt werden.

Vergleich

In den Beispielen der Tabelle oben ist der Quelltext mit <chem> meist deutlich kürzer als der mit <math>. Das ist bei einfachen Formeln immer der Fall, da bei <chem> aufrechte Schrift der Standard ist, während bei <math> dies explizit mit \mathrm angefordert werden muss. Außerdem entfällt in einfachen Fällen bei <chem> die Notwendigkeit, Tiefstellungen und die Hochstellung eines einzelnen Plus- (+) oder Minuszeichens (−) explizit anzugeben.

Das Schriftbild kann sich geringfügig unterscheiden: Verhältniszahlen in Formeln, z. B. die 3 in ${\ce {NH3}}$, sind bei <chem> etwas tiefer gesetzt als bei <math>. In <math> werden die Zahlen nur so tief gesetzt, wenn in der Formel auch ein hochgestelltes Zeichen auftritt, wie z. B. das Pluszeichen in ${\ce {NH4+}}$.

Reaktionspfeile

Quelltext mit chem	Ergebnis	Kommentar
<chem>H2 + O2 -> H2O</chem>	${\ce {H2 + O2 -> H2O}}$	Reaktion nach rechts, hier: H2-Verbrennung
<chem>H2 + O2 <- H2O</chem>	${\ce {H2 + O2 <- H2O}}$	Reaktion nach links, Reaktionsumkehr, hier z. B. Elektrolyse
<chem>H2 + 3 N2 <=> 2 NH3</chem>	${\ce {N2 + 3 H2 <=> 2 NH3}}$	Gleichgewichtsreaktion, hier Ammoniaksynthese
<chem>H2 + 3 N2 <=>> 2 NH3</chem>	${\ce {N2 + 3 H2 <=>> 2 NH3}}$	Gleichgewicht nach rechts verschoben, hier durch Druck
<chem>H2 + 3 N2 <<=> 2 NH3</chem>	${\ce {N2 + 3 H2 <<=> 2 NH3}}$	Gleichgewicht nach links verschoben, hier durch Temperaturerniedrigung

Veraltetes ce-Tag

Der frühere <ce>...</ce>-Code ist der Vorgänger des heutigen <chem>-Tags. Er ist veraltet und sollte nicht mehr verwendet werden.

Was nicht funktioniert oder zu Problemen führt

Beschrifteter Gleichgewichtspfeil mit <math>

• Gleichgewichtspfeil mit Variablen oben und unten (phab:T22902 (Bugzilla:20902) Feature Request: chemarr package):

<math>\xrightleftharpoons{oben}{unten}</math>

Für das chem-Tag nicht oder wenig geeignete Fälle

Immer wenn die Darstellung mit <chem> zu Problemen führt wird die Verwendung von TeX, d.h. die <math>-Syntax, empfohlen.

Beim bisherigen Stand der Software gibt es Probleme in folgenden Fällen:

• aufrecht beschriftete Reaktionspfeile, siehe nächsten Abschnitt
• Kursivschrift (abgesehen von Reaktionspfeil-Beschriftungen, die nur in Kursivschrift problemlos funktionieren)
• viele <math>-Zeichen
  • Insbesondere sollten \longrightarrow, \xrightarrow und \xleftarrow nicht innerhalb von <chem> genutzt werden. stattdessen -> bzw. <- schreiben, um den Reaktionspfeil bzw. Rückreaktionspfeil zu erhalten
  • <math>-Sonderzeichen wie $\flat \natural \sharp \diagup \diagdown \backslash \bigstar \aleph \beth \gimel \infty \star \dagger \partial$ (<math> \flat \natural \sharp \diagup \diagdown \backslash \bigstar \aleph \beth \gimel \infty \star \dagger \partial</math>)
  • Die Formatierungsanweisungen \quad oder \qquad für Zwischenräume und \mathit bzw. \mathsf zur Schriftartangabe führen ebenfalls zu einer Markierung als fehlerhaft. \text wird außerhalb von Reaktionspfeil-Beschriftungen nicht ausgewertet und ist daher dort nicht sinnvoll.

Aufrecht beschriftete Reaktionspfeile

Beschriftungen von Reaktionspfeilen werden innerhalb von <chem>…</chem> standardmäßig kursiv dargestellt. Wenn die Beschriftung von Reaktionspfeilen aufrecht (= nicht kursiv) erfolgen soll, sollte das mit <math>…</math> dargestellt werden. Für die Darstellung von

$\mathrm {Hg^{2+}\xrightarrow {+I^{-}} HgI_{2}\xrightarrow {+I^{-}} [Hg^{II}I_{4}]^{2-}}$

wird daher der Quelltext

<math>\mathrm{Hg^{2+} \xrightarrow{+I^-} HgI_2 \xrightarrow{+I^-} [Hg^{II}I_4]^{2-}}</math>

empfohlen.

Es ist zwar möglich, innerhalb von chem eine nichtkursive Darstellung zu erreichen, wie dieses Beispiel zeigt:

<chem>A ->[\text{text above}][\text{text below}] B</chem>

Dieser Quelltext ergibt:

${\ce {A->[{\text{text above}}][{\text{text below}}]B}}$

Allerdings führt die Kombination von chem und \text in der Regel dazu, dass die Seite in die Wartungskategorie Seiten, die ein veraltetes Format des chem-Tags verwenden aufgenommen wird. Daher muss bisher von dieser Option abgeraten werden.

Kursiver Text

Standardmäßig wird der Text innerhalb von <chem>…</chem> aufrecht dargestellt, was für Elementsymbole auch gewünscht ist. Benötigt man kursiven Text, so ist das nur mit Zusatzaufwand möglich. Daher wird empfohlen, solche Formeln mit dem math-Tag zu schreiben.

Innerhalb <chem>…</chem> ist Kursivschrift möglich, indem mit \begin{math} in den Mathematik-Modus gewechselt wird, der Kursivschrift als Standard hat:

<chem>\begin{math}tert\text{-}\end{math}Bu-OH</chem>

ergibt

${\ce {$tert{\text{-}}$Bu-OH}}$,

<chem>C(CH3)3+ + H2O -> \begin{math}tert\text{-}\end{math}Bu-OH + H+</chem>

ergibt:

${\ce {C(CH3)3+ + H2O -> $tert{\text{-}}$Bu-OH + H+}}$.

Kommazahlen

Bei der Darstellung von Dezimalzahlen mit Nachkommastellen können mit <chem>…</chem> große, unschöne Abstände zum Komma entstehen. Um dies zu umgehen, können stattdessen Brüche verwendet werden, beispielsweise <chem>1/2 O2</chem> für ${\ce {1/2 O2}}$. Die Formel $\mathrm {0{,}5\ O_{2}}$ mit korrekten Abständen erhält man mit <math>\mathrm{0{,}5 \ O_2}</math>.