Teoria degli orbitali molecolari e calcoli ab initio possono essere utilizzati per calcolare e disegnare il potenziale elettrostatico (ESP) di una molecola.
Il potenziale elettrostatico molecolare è l’energia potenziale di un protone in una particolare posizione vicino a una molecola. Esistono ESP negativi e positivi.
Il potenziale elettrostatico negativo corrisponde ad un’attrazione del protone da parte della densità elettronica concentrata nelle molecole (principalmente da coppie solitarie, legami pi,…, ) (di colore rosso). Il colore rosso nei disegni di potenziale elettrostatico mostra aree ad alta densità elettronica.
Il potenziale elettrostatico positivo corrisponde alla repulsione del protone da parte dei nuclei atomici in regioni in cui esiste una bassa densità elettronica e la carica nucleare è schermata in modo incompleto (di colore blu). Il colore blu nei disegni a potenziale elettrostatico mostra aree a bassa densità elettronica.
Diversi software ab initio calcolano i potenziali elettrostatici sulla base di orbitali molecolari quantistici derivati meccanicamente., Il potenziale elettrostatico di SO3 derivato dai calcoli ab initio è mostrato di seguito: