teoria orbitală moleculară și ab initio calculele pot fi utilizate pentru a calcula și trage potențialul electrostatic (ESP) a unei molecule. potențialul electrostatic molecular este energia potențială a unui proton într-o anumită locație în apropierea unei molecule. Există ESP-uri negative și pozitive.
potențialul electrostatic negativ corespunde unei atracții a protonului prin densitatea electronică concentrată în molecule (în principal din perechi singure, legături pi,…, ) (roșu colorat). Culoarea roșie în desenele cu potențial electrostatic prezintă zone cu densitate electronică ridicată.potențialul electrostatic pozitiv corespunde repulsiei protonului de către nucleele atomice în regiunile în care există o densitate mică de electroni și sarcina nucleară este ecranată incomplet (albastru colorat). Culoarea albastră în desenele cu potențial electrostatic prezintă zone cu densitate electronică scăzută.mai multe programe ab initio calculează potențialele electrostatice pe baza orbitalilor moleculari derivați mecanic cuantic., Potențialul electrostatic al SO3 derivat din calculele ab initio este prezentat mai jos: