Interpreta el mapa de potencial electrostático de tu molécula con el plugin MEP
Respuesta corta: instala Electrostatic Potential (MEP) desde Settings › Plugins, dibuja una molécula y abre la pestaña MEP. Obtienes la carga parcial de Gasteiger de cada átomo pesado. Pulsa Show in 3D para colorear una superficie alrededor del modelo 3D: el rojo es rico en electrones y el azul, pobre en electrones. Es un mapa aproximado para comparar regiones, no un cálculo cuántico.
¿Por qué fijarse en la carga y no solo en la estructura?
Una fórmula esquelética oculta dónde están los electrones. Sin embargo, la distribución de carga explica mucha química: por qué el agua es polar, dónde se forma un enlace de hidrógeno y qué carbono ataca un nucleófilo.
Los libros de texto lo muestran con coloridos mapas de potencial electrostático. Normalmente proceden de software de química cuántica, que lleva tiempo configurar y ejecutar. El plugin MEP te da una versión rápida y aproximada de la misma imagen para cualquier molécula que dibujes.
Qué muestra un mapa MEP
El potencial electrostático molecular (MEP) en un punto es la energía que sentiría allí una pequeña carga de prueba positiva debida a todos los núcleos y electrones de la molécula. Un mapa muestra este valor sobre una superficie alrededor de la molécula mediante colores:
- Rojo significa potencial negativo. La región es rica en electrones y atrae cargas positivas, protones y electrófilos. Los pares solitarios del oxígeno y el nitrógeno son manchas rojas típicas.
- Azul significa potencial positivo. La región es pobre en electrones y atrae cargas negativas y pares solitarios. Los hidrógenos de los grupos O–H y N–H son manchas azules típicas.
- Los colores pálidos intermedios están cerca de la neutralidad, por ejemplo la mayoría de las regiones C–H.
Cómo lo aproxima MolDraw
El plugin calcula cargas parciales de Gasteiger (Gasteiger–Marsili). Este método reparte la carga entre los átomos enlazados según su electronegatividad, paso a paso, hasta que se estabiliza. Solo usa los átomos y los enlaces, así que es rápido y funciona en tu navegador. Después, las cargas colorean una superficie accesible al disolvente alrededor del modelo 3D.
Es una imagen cualitativa. Ordena qué átomos son más negativos o más positivos. No da energías potenciales que puedas citar.
Qué muestra el plugin
| Escala de color | Del rojo, rico en electrones (−), al azul, pobre en electrones (+). |
|---|---|
| Tabla de cargas | Número de átomo, elemento y carga de Gasteiger de cada átomo pesado, del más negativo al menos. |
| Ver en 3D | Pinta la superficie coloreada según la carga sobre el modelo 3D. |
| Opacidad (Opacity) | Hace la superficie más o menos transparente para que veas dentro el modelo de bolas y varillas. |
| Refresh charges / Turn surface off | Recalcula después de editar el dibujo o vuelve a la vista 3D normal. |
Cómo instalar el plugin MEP
- Abre el editor MolDraw e inicia sesión. Basta con una cuenta gratuita.
- Haz clic en Settings (el engranaje) y después en Plugins.
- Haz clic en Install junto a Electrostatic Potential (MEP). Aparece una pestaña MEP en el panel de análisis.
Cómo crear e interpretar un mapa MEP
- Dibuja una molécula o cárgala por su nombre con el cuadro de búsqueda de PubChem.
- Abre la pestaña MEP. Las cargas se calculan al instante.
- Lee la parte superior de la tabla de cargas. Esos son los átomos más ricos en electrones.
- Pulsa Show in 3D. Se abre la vista 3D con la superficie coloreada.
- Mueve el control Opacity hasta que veas los átomos bajo la superficie. Gira el modelo y asocia cada mancha roja o azul a un átomo.
- Si cambias el dibujo, pulsa Refresh charges. Pulsa Turn surface off cuando termines.
Usos en clase y en el laboratorio
- Polaridad: muestra agua, metanol y un hidrocarburo uno tras otro. Los estudiantes ven enseguida qué moléculas tienen regiones de color intenso.
- Enlace de hidrógeno: los átomos de oxígeno y nitrógeno en rojo son probables aceptores; los hidrógenos O–H y N–H en azul son probables dadores. Para mostrar los pares solitarios que hacen de un átomo un aceptor, añade pares solitarios a un átomo o a toda la molécula.
- Reactividad del carbonilo: dibuja acetona o un éster. El oxígeno es negativo y el carbono carbonílico es positivo, que es donde ataca un nucleófilo.
- Efectos de los sustituyentes: compara fenol con anilina, o una molécula con y sin grupo nitro, para ver cómo se desplaza la carga.
- Diapositivas y apuntes: una superficie coloreada hace fácil de ver una idea abstracta en clase. Para una diapositiva plana en la que los heteroátomos deban destacar desde la última fila, muestra el dibujo 2D como bolas y varillas de colores.
Consejos y limitaciones reales
- Compara átomos dentro de una molécula o entre moléculas muy parecidas. No interpretes los números como energías.
- Las cargas de Gasteiger dependen de los enlaces que dibujas, no de la forma 3D. Girar un enlace no las cambia. También dependen del estado de protonación que dibujes, así que primero encuentra la forma cargada mayoritaria a tu pH con el plugin pKa.
- Las cargas centradas en los átomos no pueden mostrar todos los rasgos de un potencial real, como la cara rica en electrones de un anillo aromático o el casquete positivo (hueco σ) de los halógenos más pesados.
- Para mapas con calidad de publicación, usa un programa de química cuántica. Usa este plugin para desarrollar intuición y hacer comparaciones rápidas.
¿Te preparas para los mapas de carga? Empieza con el generador de estructuras de Lewis y la calculadora de geometría VSEPR.
Preguntas y respuestas
¿Qué significan el rojo y el azul en un mapa de potencial electrostático?
El rojo marca regiones ricas en electrones con potencial negativo, como los pares solitarios del oxígeno y el nitrógeno. El azul marca regiones pobres en electrones con potencial positivo, como los hidrógenos de los grupos O-H y N-H. Los colores pálidos intermedios están cerca de la neutralidad.
¿El MEP de MolDraw es un cálculo de química cuántica?
No. Usa cargas parciales de Gasteiger proyectadas sobre una superficie accesible al disolvente. Es rápido y sirve para comparar regiones, pero es una aproximación, no un potencial electrostático de química cuántica.
¿Por qué faltan los átomos de hidrógeno en la tabla de cargas?
La tabla solo incluye los átomos pesados y los ordena del más negativo al menos, así que los puntos más ricos en electrones quedan arriba.
¿Necesito una cuenta para usar el plugin MEP?
Sí. El plugin es gratuito, pero tienes que iniciar sesión con una cuenta gratuita de MolDraw para instalarlo y calcular las cargas.