ỨNG DỤNG LATEX TRONG NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY HÓA HỌC PHÙNG GIA LUÂN* TÓM TẮT Bài báo này đề cập đến vấn đề ứng dụng LATEX trong hóa học Thông qua sử dụng một số gói lệnh quan trọng là mhchem, pst labo[.]
Phùng Gia Luân TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ỨNG DỤNG LATEX TRONG NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY HÓA HỌC PHÙNG GIA LUÂN* TÓM TẮT Bài báo đề cập đến vấn đề ứng dụng LATEX hóa học Thơng qua sử dụng số gói lệnh quan trọng mhchem, pst-labo, ChemFig phục vụ cho công việc phổ biến giảng dạy, nghiên cứu hóa học như: viết cơng thức hóa học, phương trình phản ứng, vẽ dụng cụ thí nghiệm, biễu diễn loại công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ, vẽ sơ đồ phản ứng Từ khóa: LATEX, hóa học, mhchem, pst-labo, ChemFig ABSTRACT Applying LATEX in Chemistry education and research This article presents the issue of applying LATEX in chemistry By using essential packages such as mhchem, pst-labo, ChemFig is widely used in Chemistry education and research including writing chemistry formulas, reaction equations, drawing lab-tools, performing reaction schemes or reaction mechanisms Keywords: Latex, chemistry, mhchem, pst-labo, ChemFig Giới thiệu LATEX phần mềm chữ mã nguồn mở Leslie Lamport phát triển dựa TEX giáo sư toán học Donal Knuth phát minh với phiên đời vào năm 1985 Hiện nay, LATEX phát triển phạm vi toàn giới dùng làm tiêu chuẩn chế cho nhà in sách, tạp chí khoa học tiếng, ấn phẩm hội nghị khoa học, đưa vào chương trình giảng dạy, ứng dụng làm poster, viết báo khoa học, tạo file trình chiếu, làm luận văn cho sinh viên trường đại học Ban đầu, LATEX ứng dụng chủ yếu lĩnh vực toán học song gần phát triển mạnh mẽ sang ngành khoa học khác đặc biệt việc soạn thảo tài liệu vật lí, hóa học… Đối với người dùng máy tính, chuyển sang mơi trường soạn thảo mới, họ thường tìm hiểu xem mơi trường có tính đặc biệt Đối với LATEX, người dùng thường so sánh với Microsoft Word hãng Microsoft Và LATEX đánh giá cao điểm sau Trước hết, tài liệu soạn LATEX tài liệu có tính cấu trúc Ứng dụng giúp người dùng tập trung vào soạn thảo nội dung văn thông qua việc quy định sẵn định dạng chuẩn cho tài liệu, người dùng khơng phải thời gian chỉnh sửa văn chỉnh cỡ font cho tiêu đề, khoảng cách dịng… Hơn nữa, văn có * ThS, Trường Đại học Nông – Lâm Bắc Giang; Email: luanpg@bafu.edu.vn _ tính quán cao Tất kiểu định dạng theo chương, theo đề mục, đề mục thống toàn tài liệu Điều loại bỏ toàn lỗi định dạng văn Ngoài ra, liệu đầu có tính chun nghiệp, LATEX xuất kết máy tính hệ điều hành khác Theo mặc định, kết xuất file có định dạng DVI, dạng PS dạng PDF Một ưu điểm phải kể đến LATEX xóa nhịa ranh giới phần chữ văn với phần chữ công thức Trong LATEX chất lượng hình ảnh hai phần nhau, sắc nét, dễ nhìn, khơng tạo khác biệt ấn tượng kết phép tốn LATEX tính cách tự động LATEX cịn có lợi lớn việc tham chiếu chéo để phục vụ làm mục lục tự động, làm mục (index)… Đối với hình vẽ, bạn tạo hình vẽ chất lượng cao, hình chuyển động chí hình vẽ có tính tương tác… kí tự, điều mà Word làm Cuối cùng, LATEX phân phối sử dụng miễn phí Bên cạnh ưu điểm kể trên, LATEX tồn số nhược điểm Thứ nhất, LATEX xem nội dung văn trước biên dịch Điều gây khó khăn cho người quen sử dụng Word chuyển sang dùng LATEX Thứ hai, LATEX đòi hỏi người dùng kiên nhẫn để học phải học cách soạn thảo dựa dòng lệnh Thứ ba, việc thiết kế kiểu trình bày vất vả nhiều thời gian Nói chung, LATEX thích hợp cho việc soạn sách văn kĩ thuật, dài, soạn thảo văn khơng có cấu trúc cấu trúc lộn xộn nên dùng Word Việc cài đặt LATEX đơn giản Thông thường với hệ điều hành Windows, người sử dụng cần cài đặt MiKTeX phần mềm chứa file hệ thống LATEX công cụ soạn thảo VieTEX Texmaker Đối với công việc cụ thể, người dùng sử dụng gói lệnh riêng (packages) cập nhật dễ dàng thông qua hệ thống MiKTeX Sau soạn thảo xong file tex, người dùng biên dịch file kết cuối file pdf Trong năm gần đây, số lượng người dùng LATEX Việt Nam phát triển nhanh chóng Một số trường đại học yêu cầu học viên phải nộp luận văn soạn thảo LATEX giảng dạy LATEX cho sinh viên mơn học ngoại khóa Đối với sinh viên hóa học người làm công việc liên quan đến ngành hóa giáo viên, nhà nghiên cứu, việc sử dụng phần mềm Microsoft Word để viết báo khoa học, làm luận văn, soạn thảo văn có cơng thức hóa học, vẽ sơ đồ chế phản ứng, vẽ dụng cụ thí nghiệm… địi hỏi nhiều cơng sức bắt buộc phải dùng thêm phần mềm phụ trợ ChemWin, ChemLab, ChemDraw Các cơng việc hồn tồn giải đơn giản với LATEX với số gói lệnh tiêu biểu 2 Các gói lệnh thường dùng cho soạn thảo văn hóa học Trong q trình phát triển, LATEX ứng dụng để biên soạn tài liệu hóa học từ sớm Hàng loạt gói lệnh viết nhằm đáp ứng nhu cầu achemso, biblatex – chem, bpchem, chem – journal, chemarrow, chemcompounds, chemstruct, chemstyle, isotope, ochem, xymtex… đến gói lệnh mhchem, pst-labo, đặc biệt ChemFig đời giải triệt để vấn đề lớn biên soạn văn hóa học Ứng dụng gói lệnh mhchem Địa tải: http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/mhchem Tác giả gói lệnh Martin Hensel phát triển đến version Đây gói lệnh dùng để biểu diễn ngun tố cơng thức hóa học phương trình hóa học Các chức chủ yếu gói lệnh mhchem bao gồm: - Biểu diễn cơng thức Chỉ lệnh \ce{biểu thức hóa học} biểu diễn biểu thức hóa học đa dạng với cách viết đơn giản đồng thời gói lệnh xử lí thơng minh số công thức số trên, số dưới, số đứng trước sau công thức Bảng Mã lệnh minh họa số chất Cú pháp lệnh \ce{H+} \ce{SO4^2-} Kết H+ \ce{1/2H2O} \ce{H2SO4} � � 2 H2SO4 \ce{^{16}_{8}O} - Biểu diễn liên kết hóa học Trong mhchem, sử dụng cú pháp lệnh \bond{} kết hợp với kí hiệu -, =, # để liên kết đơn (sbond), đôi (dbond) ba (tbond) tương ứng sau: Bảng Mã lệnh minh họa loại liên kết chủ yếu hợp chất hữu Cú pháp lệnh Kết \ce{CH3-CHO} CH3 – CHO \ce{CH2=CH-C#CH} CH2 = CH – C ≡ CH Để biểu diễn liên kết yếu, liên kết cho nhận, dùng lệnh \bond có thêm tùy chọn {~}, {…}, {->}, {}O} O=S→O \ce{Br^+ \bond{~}CH2 \dbond CH2} Br+ … CH2 = CH2 \ce{H2O \bond{…}NaCl \bond{…}H2O} H2O …NaCl …H2O - Biểu diễn phương trình phản ứng hóa học Viết phương trình hóa học tính bật gói mhchem với nhiều tùy chọn loại mũi tên điều kiện phản ứng Ngồi ra, gói cịn hỗ trợ viết chữ cơng thức hóa học chất phương trình phản ứng Bảng Mã lệnh minh họa số phương trình hóa học Cú pháp lệnh Kết \ce{CO2 + C -> 2CO} CO2 + C → 2CO \ce{2NO2 N2O4} 2NO2 N2O4 \ce{2SO2 + O2 -> [\text{\ce{t^o}}] [\ce{V2O5}] 2SO3} \ce{Zn^2+[\ce{+ 2OH-}] [\ce{+ 2H+}] $\underset{\text{Amphoteres hydroxid}} {\ce{Zn(OH)2 v}}$ C[+2OH-][{+2H+}]$\underset {\text{Hydroxozikat}} {\cf{[Zn(OH)4]^2-}}$} Ứng dụng gói lệnh pst – labo Địa tải: http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/pst-labo Trong tất gói lệnh hỗ trợ cho soạn thảo hóa học có gói pst – labo nhóm tác giả D Girou, C Jorssen, M Luque H Vob hỗ trợ vẽ dụng cụ thí nghiệm Gói dựa lệnh gói lệnh PSTricks phải biên dịch file văn theo thứ tự file.tex → file.dvi → file.ps →file.pdf Gói pst – labo cho phép vẽ riêng lẻ nhiều dụng cụ thí nghiệm đến thí nghiệm hóa học hồn chỉnh Bảng Mã lệnh vẽ số dụng cụ thủy tinh \psset{unit=0.5cm} \pstTubeEssais \pstTubeEssais[glassType=ballon] \pstTubeEssais[glassType=erlen] \pstTubeEssais[glassType=becher] \pstTubeEssais[glassType=flacon] \pstTubeEssais[glassType=fioleJauge] Kết hợp nhiều tùy chọn, gói pst – labo vẽ thí nghiệm hóa học đẹp Người biên soạn xoay, đánh số, kết nối dụng cụ, đặt nhãn hóa chất, thêm đèn khí Bunsen, kẹp gỗ, thêm ống thủy tinh, sinh hàn, buret, phễu lọc, máy đo pH, dây dẫn, biểu diễn trạng thái chất thí nghiệm hóa học… với mã lệnh ngắn gọn Bảng Mã lệnh vẽ thu khí hồn chỉnh \psset{unit=0.5cm,glassType=ballon, becBunsen} \psframebox{\pstChauffageTube [becBunsen,barbotage]} Ứng dụng gói lệnh ChemFig Địa tải: http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/chemfig Vấn đề sử dụng LATEX để vẽ công thức cấu tạo chất vấn đề phức tạp đặc biệt cần vẽ công thức cấu tạo hợp chất hữu Đã có nhiều gói lệnh viết để giải vấn đề xymtex, streeTEX, ochem… Mỗi gói có ưu nhược điểm riêng đa dạng, phức tạp từ cài đặt viết mã lệnh, điều gây bối rối cho người sử dụng Gói ChemFig viết Christian Tellechea giải vấn đề với ưu lớn cú pháp lệnh đơn giản, gói lệnh nhanh chóng phổ biến rộng rãi tạo hứng thú với người biên soạn văn hóa học Sử dụng ChemFig dễ dàng vẽ dạng công thức cấu tạo sau: - Công thức Lewis \chemfig{*6(-=-=(-\lewis{2:,N}H_2)-=)} - Công thức cấu tạo ion \chemfig{-\chemabove{N} {\scriptstyle\oplus}(=[1]O)[7]O^{\ominus}} - Công thức cấu tạo phân tử dạng rút gọn \chemfig{H_3C-{{(CH_2)}_3}-CH=CH_2} H3C – (CH2)3 – CH = CH2 - Công thức cấu tạo phân tử có nhánh Để vẽ nhánh, dùng thêm mã lệnh viết cho nhánh gắn trực tiếp vào nguyên tử \chemfig{H_3C-CH(-[2]CH_3)-CH_3} Đối với phân tử phức tạp, cần vẽ liên kết hai nguyên tử khơng cạnh nhau, để làm việc này, kí tự ? sử dụng nhằm liên kết hai nguyên tử đánh dấu kí tự ? \chemfig{H_2C(-C?[a]H-[:-30] CH_2-[:30]C?[b]H-O-CO-C_6H_5) -[2]CH_2-[,1.7]CH(-[3]N?[a][3]H_3C)(-[,1.35]C?[b]H-CO-OCH_3)} (Cocain) - Cơng thức Cram \chemfig{C(-[5]H)(-[2]H) ([:30](*6(-O-(