Life Sciences substances Paket

Substances Paket

Was macht das Paket "substances"?

Das Paket substances ermöglicht die Erstellung, Verwaltung und Verwendung einer chemischen Datenbank innerhalb eines LaTeX-Dokuments. Mit diesem Paket können chemische Substanzen mit verschiedenen Eigenschaften definiert und anschließend automatisch in Tabellen oder Texten verwendet werden. Es unterstützt zudem die Einbindung von chemischen Strukturen und Gefahrensymbolen.

Das Paket substances ist besonders nützlich für wissenschaftliche Arbeiten, die häufig chemische Verbindungen und ihre Eigenschaften darstellen müssen. Die zentrale Funktion besteht darin, eine Substanz einmal zu definieren und dann ihre Eigenschaften im gesamten Dokument einheitlich abrufen zu können.

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Beschreibung

1. Laden des Pakets

Das Paket wird mit folgendem Befehl eingebunden:

\usepackage{substances}

Zusätzlich bindet substances weitere Pakete ein, darunter:

• chemfig für chemische Strukturen,
• chemmacros für chemische Notationen,
• ghsystem für Gefahrensymbole.

2. Einbinden einer Substanzdatenbank

Um eine Datenbank mit chemischen Substanzen zu nutzen, muss diese zunächst geladen werden:

\LoadSubstances{Name_der_Datenbank}

Das Paket enthält eine Beispiel-Datenbank, die wie folgt eingebunden wird:

\LoadSubstances{substances-examples}

Eigene Datenbanken können ebenfalls erstellt und im LaTeX-Dokument eingebunden werden.

3. Definieren einer Substanz

Neue Substanzen können mit dem Befehl \DeclareSubstance definiert werden:

\DeclareSubstance{KCl}{
    name = Potassiumchloride,
    formula = KCl,
    CAS = 7447-40-7,
    mass = 74.55,
    mp = 773,
    bp = 1413,
    phase = solid,
    density = 1.98
}

Hierbei sind die Felder:

• name → Name der Substanz,
• formula → Summenformel,
• CAS → CAS-Nummer,
• mass → Molmasse (g/mol),
• mp → Schmelzpunkt (°C),
• bp → Siedepunkt (°C),
• phase → Aggregatzustand,
• density → Dichte (g/cm³).

4. Abrufen von Daten

Nach der Definition einer Substanz können deren Eigenschaften im Text oder in Tabellen genutzt werden:

\chem{KCl}             % Gibt den Namen aus
\chem{KCl}[formula]    % Gibt die Summenformel aus
\chem{KCl}[CAS]        % Gibt die CAS-Nummer aus
\chem{KCl}[density]    % Gibt die Dichte aus

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Beispiele & Anwendungen

1. Ausgabe aller Eigenschaften einer Substanz in einer Tabelle

Ein häufiger Anwendungsfall ist die Darstellung der chemischen Eigenschaften einer Substanz in tabellarischer Form:

\begin{table}[!htp]
    \centering
    \begin{tabular}{lp{.6\linewidth}}
        \toprule
        Name & \chem{KCl} \\
        Formel & \chem{KCl}[formula] \\
        \midrule
        CAS-Nummer & \chem{KCl}[CAS] \\
        Siedepunkt & \chem{KCl}[bp] \\
        Schmelzpunkt & \chem{KCl}[mp] \\
        Dichte & \chem{KCl}[density] \\
        Molmasse & \chem{KCl}[mass] \\
        \bottomrule
    \end{tabular}
    \caption{Alle Eigenschaften von \chem{KCl} aus der Datenbank.}
\end{table}

Ergebnis:

Name	Kaliumchlorid (KCl)
CAS	7447-40-7
Siedepunkt	1413°C
Schmelzpunkt	773°C
Dichte	1.98 g/cm³
Molmasse	74.55 g/mol

2. Gefahrensymbole für Chemikalien

Mit substances können Gefahrensymbole gemäß dem GHS-System (ghsystem) eingebunden werden:

\DeclareSubstance{HCl}{
    name = Hydrochloric Acid,
    formula = HCl,
    CAS = 7647-01-0,
    pictograms = {acid, exclam},
    H = {314, 335},
    P = {260, 301+330+331, 303+361+353, 305+351+338, 405, 501}
}

Diese Daten können in einer Tabelle ausgegeben werden:

\begin{table}[!htp]
    \centering
    \begin{tabular}{lp{.6\linewidth}}
        \toprule
        Name & \chem{HCl} \\
        Formel & \chem{HCl}[formula] \\
        CAS-Nummer & \chem{HCl}[CAS] \\
        Gefahrenpiktogramme & \chem{HCl}[pictograms] \\
        H-Sätze & \chem{HCl}[H] \\
        P-Sätze & \chem{HCl}[P] \\
        \bottomrule
    \end{tabular}
    \caption{GHS-Daten für \chem{HCl}}
\end{table}

Ergebnis:

Name	Salzsäure (HCl)
CAS	7647-01-0
GHS-Symbole	⚠️☠️
H-Sätze	H314, H335
P-Sätze	P260, P301+330+331, P303+361+353

3. Eigene Substanz-Datenbank anlegen

Statt die Substanzen direkt im LaTeX-Dokument zu definieren, können sie in einer separaten Datei gespeichert und dann geladen werden.

Erstellen Sie eine Datei meine_datenbank.sub:

\SubstancesDatabase{meine_datenbank}

\DeclareSubstance{H2O}{
    name = Wasser,
    formula = H2O,
    CAS = 7732-18-5,
    mass = 18.02,
    phase = liquid,
    density = 1.00
}

Laden Sie diese Datei im Hauptdokument:

\LoadSubstances{meine_datenbank}

Dann kann die Substanz mit \chem{H2O} im Text oder in Tabellen referenziert werden.

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Aufgaben & Übungen

Aufgabe 1: Einführung in die Substanz-Datenbank

Ziel: Die Teilnehmer lernen, wie man das substances-Paket einbindet und die Standard-Datenbank verwendet, um Informationen zu einer Substanz darzustellen.

Aufgabenstellung:

1. Erstellen Sie ein neues LaTeX-Dokument.
2. Binden Sie das Paket substances ein.
3. Laden Sie die Standard-Datenbank mit \LoadSubstances{substances-examples}.
4. Fügen Sie eine Tabelle ein, die alle Informationen zu Kaliumchlorid (KCl) darstellt. Nutzen Sie den Befehl \chem{} und die dazugehörigen Eigenschaften wie Name, Formel, CAS-Nummer, Dichte usw.

Aufgabe 2: Eigene Substanzen definieren

Ziel: Die Teilnehmer lernen, wie man eigene Substanzen in der Datenbank definiert und verwendet.

Aufgabenstellung:

1. Übernehmen Sie das Dokument aus Aufgabe 1.
2. Definieren Sie eine neue Substanz:
   • Name: Natriumchlorid
   • Formel: (\ce{NaCl})
   • CAS-Nummer: 7647-14-5
   • Dichte: 2.16 g/cm³
   • Schmelzpunkt: 801 °C
   • Siedepunkt: 1465 °C
3. Fügen Sie die Eigenschaften dieser Substanz in einer Tabelle ein.

Aufgabe 3: Substanzdaten in Fließtext einbinden

Ziel: Die Teilnehmer lernen, wie sie die Eigenschaften von Substanzen direkt in einem Fließtext verwenden.

Aufgabenstellung:

1. Übernehmen Sie das Dokument aus Aufgabe 2.
2. Schreiben Sie einen Absatz, in dem Sie Kaliumchlorid (KCl) und Natriumchlorid (NaCl) beschreiben. Nutzen Sie dafür Eigenschaften wie Formel, CAS-Nummer und Schmelzpunkt direkt aus der Datenbank.
3. Beispiel: „Kaliumchlorid ((\chem{KCl})) hat eine Dichte von (\chem{KCl}[density]) und einen Schmelzpunkt von (\chem{KCl}[mp]).“

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Hausaufgaben

Hausaufgabe 1 (theoretisch): Analyse des substances-Pakets

Ziel: Die Teilnehmer sollen die Struktur und Funktion des Pakets verstehen.

Aufgabenstellung:

1. Beschreiben Sie die Funktion des Befehls \DeclareSubstance und wie man damit neue Substanzen definiert.
2. Welche Vorteile bietet die Verwendung einer chemischen Substanz-Datenbank in LaTeX?
3. Welche Fehler können beim Einbinden der Datenbank auftreten und wie können diese behoben werden?

Hausaufgabe 2 (praktisch): Erstellen einer erweiterten Datenbank

Ziel: Die Teilnehmer wenden die erlernten Fähigkeiten an, um eine eigene chemische Substanz-Datenbank zu erstellen und zu verwenden.

Aufgabenstellung:

1. Erstellen Sie eine eigene Datenbank mit mindestens drei Substanzen:
   • Methan ((\ce{CH4})): CAS-Nummer, molare Masse, Aggregatzustand.
   • Kohlendioxid ((\ce{CO2})): CAS-Nummer, molare Masse, Aggregatzustand.
   • Wasser ((\ce{H2O})): CAS-Nummer, molare Masse, Aggregatzustand.
2. Laden Sie die Datenbank und erstellen Sie eine Tabelle, die die Eigenschaften aller Substanzen darstellt.