อ่านแผนที่ศักย์ไฟฟ้าสถิตของโมเลกุลด้วยปลั๊กอิน MEP

เผยแพร่: 15 ต.ค. 2026 · ผู้เขียน: Scidart Academy · เวลาอ่าน: ~6 นาที
กรดแอซีติกบนพื้นผิวที่ระบายสีจากแดง (มีอิเล็กตรอนมาก รอบออกซิเจน) ถึงน้ำเงิน (มีอิเล็กตรอนน้อย) พร้อมแถบสีจากแดงถึงน้ำเงิน
พื้นผิว MEP แสดงบริเวณที่มีอิเล็กตรอนมากเป็นสีแดง และบริเวณที่มีอิเล็กตรอนน้อยเป็นสีน้ำเงิน

คำตอบสั้น ๆ: ติดตั้ง Electrostatic Potential (MEP) จาก Settings › Plugins วาดโมเลกุลแล้วเปิดแท็บ MEP คุณจะได้ประจุย่อย Gasteiger ของอะตอมหนักทุกอะตอม กด Show in 3D เพื่อระบายสีพื้นผิวรอบโมเดล 3D: สีแดงคือมีอิเล็กตรอนมาก สีน้ำเงินคือมีอิเล็กตรอนน้อย เป็นแผนที่โดยประมาณสำหรับเปรียบเทียบบริเวณ ไม่ใช่การคำนวณควอนตัม

ทำไมต้องดูประจุ ไม่ใช่แค่โครงสร้าง

สูตรโครงสร้างแบบเส้นไม่ได้บอกว่าอิเล็กตรอนอยู่ที่ไหน แต่การกระจายประจุอธิบายเคมีได้มาก ทั้งทำไมน้ำจึงมีขั้ว พันธะไฮโดรเจนเกิดที่ใด และนิวคลีโอไฟล์เข้าทำคาร์บอนตัวใด

ตำราแสดงเรื่องนี้ด้วยแผนที่ศักย์ไฟฟ้าสถิตสีสันสดใส ซึ่งมักได้จากซอฟต์แวร์เคมีควอนตัมที่ต้องใช้เวลาตั้งค่าและคำนวณ ปลั๊กอิน MEP ให้ภาพแบบเดียวกันในรูปโดยประมาณอย่างรวดเร็วสำหรับโมเลกุลใดก็ได้ที่คุณวาด

แผนที่ MEP แสดงอะไร

ศักย์ไฟฟ้าสถิตของโมเลกุล (MEP) ที่จุดหนึ่งคือพลังงานที่ประจุทดสอบบวกขนาดเล็กจะรู้สึกที่จุดนั้น จากนิวเคลียสและอิเล็กตรอนทั้งหมดของโมเลกุล แผนที่แสดงค่านี้บนพื้นผิวรอบโมเลกุลด้วยสี:

  • สีแดงหมายถึงศักย์เป็นลบ บริเวณนั้นมีอิเล็กตรอนมาก และดึงดูดประจุบวก โปรตอน และอิเล็กโทรไฟล์ อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นจุดสีแดงทั่วไป
  • สีน้ำเงินหมายถึงศักย์เป็นบวก บริเวณนั้นมีอิเล็กตรอนน้อย และดึงดูดประจุลบและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว ไฮโดรเจนบนหมู่ O–H และ N–H เป็นจุดสีน้ำเงินทั่วไป
  • สีอ่อนที่อยู่ระหว่างกลางใกล้เคียงความเป็นกลาง เช่น บริเวณ C–H ส่วนใหญ่

MolDraw ประมาณค่าอย่างไร

ปลั๊กอินคำนวณประจุย่อย Gasteiger (Gasteiger–Marsili) วิธีนี้แบ่งประจุระหว่างอะตอมที่สร้างพันธะกันตามค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีทีละขั้นจนกระทั่งคงที่ ใช้เพียงอะตอมและพันธะ จึงรวดเร็วและทำงานในเบราว์เซอร์ของคุณ จากนั้นประจุจะใช้ระบายสีพื้นผิวที่ตัวทำละลายเข้าถึงได้รอบโมเดล 3D

นี่เป็นภาพเชิงคุณภาพ บอกลำดับว่าอะตอมใดเป็นลบหรือบวกมากกว่า แต่ไม่ได้ให้ค่าพลังงานศักย์ที่นำไปอ้างอิงได้

ปลั๊กอินแสดงอะไรบ้าง

ปลั๊กอิน MEP ของ MolDraw สำหรับคลอแรมเฟนิคอล มีแถบสีศักย์ไฟฟ้าสถิตจากแดงถึงน้ำเงิน ปุ่ม Show in 3D และ Refresh charges แถบเลื่อนความทึบ และตารางประจุย่อย Gasteiger
MEP ของคลอแรมเฟนิคอล อะตอมออกซิเจนเป็นลบมากที่สุดและอยู่บนสุดของตารางประจุ
แถบสีสีแดงสำหรับมีอิเล็กตรอนมาก (−) ถึงสีน้ำเงินสำหรับมีอิเล็กตรอนน้อย (+)
ตารางประจุหมายเลขอะตอม ธาตุ และประจุ Gasteiger ของอะตอมหนักทุกอะตอม เรียงจากลบมากที่สุดก่อน
แสดงแบบ 3 มิติระบายพื้นผิวที่ใส่สีตามประจุลงบนโมเดล 3D
ความทึบทำให้พื้นผิวโปร่งมากขึ้นหรือน้อยลง เพื่อให้เห็นโมเดลลูกบอลและแท่งด้านใน
Refresh charges / Turn surface offคำนวณใหม่หลังแก้ไขภาพวาด หรือกลับไปที่มุมมอง 3D ธรรมดา

วิธีติดตั้งปลั๊กอิน MEP

  1. เปิดตัวแก้ไข MolDraw แล้วลงชื่อเข้าใช้ บัญชีฟรีก็เพียงพอ
  2. คลิก Settings (ไอคอนเฟือง) แล้วคลิก Plugins
  3. คลิก Install ข้าง Electrostatic Potential (MEP) แท็บ MEP จะปรากฏในแผงวิเคราะห์

วิธีสร้างและอ่านแผนที่ MEP

  1. วาดโมเลกุล หรือโหลดด้วยชื่อผ่านช่องค้นหา PubChem
  2. เปิดแท็บ MEP ประจุจะถูกคำนวณทันที
  3. อ่านส่วนบนของตารางประจุ นี่คืออะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากที่สุด
  4. กด Show in 3D มุมมอง 3D จะเปิดพร้อมพื้นผิวที่ระบายสี
  5. เลื่อนแถบ Opacity จนมองเห็นอะตอมใต้พื้นผิว หมุนโมเดลและจับคู่บริเวณสีแดงหรือสีน้ำเงินแต่ละจุดกับอะตอม
  6. ถ้าเปลี่ยนภาพวาด ให้กด Refresh charges กด Turn surface off เมื่อเสร็จแล้ว

วิธีใช้งานในชั้นเรียนและในห้องปฏิบัติการ

  • สภาพขั้ว: แสดงน้ำ เมทานอล และไฮโดรคาร์บอนทีละตัว นักเรียนจะเห็นทันทีว่าโมเลกุลใดมีบริเวณที่มีสีเข้ม
  • พันธะไฮโดรเจน: อะตอมออกซิเจนและไนโตรเจนสีแดงมักเป็นตัวรับ ไฮโดรเจนของ O–H และ N–H สีน้ำเงินมักเป็นตัวให้ หากต้องการแสดงอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่ทำให้อะตอมเป็นตัวรับ ให้เพิ่มอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวให้อะตอมเดียวหรือทั้งโมเลกุล
  • ความว่องไวของคาร์บอนิล: วาดแอซีโทนหรือเอสเทอร์ ออกซิเจนเป็นลบและคาร์บอนของคาร์บอนิลเป็นบวก ซึ่งเป็นตำแหน่งที่นิวคลีโอไฟล์เข้าทำ
  • ผลของหมู่แทนที่: เปรียบเทียบฟีนอลกับแอนิลีน หรือโมเลกุลที่มีและไม่มีหมู่ไนโตร เพื่อดูว่าประจุเปลี่ยนไปอย่างไร
  • สไลด์และเอกสารประกอบ: พื้นผิวที่มีสีทำให้แนวคิดเชิงนามธรรมเห็นได้ง่ายในการบรรยาย สำหรับสไลด์แบบแบนที่เฮเทอโรอะตอมต้องเด่นจนคนแถวหลังมองเห็น ให้แสดงภาพวาด 2D เป็นลูกบอลและแท่งที่มีสี

เคล็ดลับและข้อจำกัดตามจริง

  • เปรียบเทียบอะตอมภายในโมเลกุลเดียว หรือระหว่างโมเลกุลที่ใกล้เคียงกัน อย่าอ่านตัวเลขเป็นค่าพลังงาน
  • ประจุ Gasteiger ขึ้นกับพันธะที่คุณวาด ไม่ใช่รูปร่าง 3D การหมุนพันธะไม่ทำให้เปลี่ยน และยังขึ้นกับสถานะการเติมโปรตอนที่คุณวาด จึงควรหารูปที่มีประจุหลักที่ pH ของคุณด้วยปลั๊กอิน pKaก่อน
  • ประจุที่อยู่บนอะตอมแสดงลักษณะทุกอย่างของศักย์จริงไม่ได้ เช่น ด้านของวงแอโรมาติกที่มีอิเล็กตรอนมาก หรือบริเวณบวก (σ-hole) บนแฮโลเจนที่หนักกว่า
  • สำหรับแผนที่คุณภาพระดับตีพิมพ์ ให้ใช้โปรแกรมเคมีควอนตัม ใช้ปลั๊กอินนี้เพื่อสร้างความเข้าใจและเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว

กำลังเตรียมพื้นฐานก่อนดูแผนที่ประจุ? เริ่มจากเครื่องสร้างโครงสร้าง Lewisและเครื่องคำนวณรูปร่างโมเลกุล VSEPR

คำถามและคำตอบ

สีแดงและสีน้ำเงินบนแผนที่ศักย์ไฟฟ้าสถิตหมายถึงอะไร

สีแดงแสดงบริเวณที่มีอิเล็กตรอนมากและมีศักย์เป็นลบ เช่น อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนออกซิเจนและไนโตรเจน สีน้ำเงินแสดงบริเวณที่มีอิเล็กตรอนน้อยและมีศักย์เป็นบวก เช่น ไฮโดรเจนบนหมู่ O-H และ N-H สีอ่อนที่อยู่ระหว่างกลางใกล้เคียงความเป็นกลาง

MEP ของ MolDraw เป็นการคำนวณทางเคมีควอนตัมหรือไม่

ไม่ใช่ ใช้ประจุย่อย Gasteiger ที่แมปลงบนพื้นผิวที่ตัวทำละลายเข้าถึงได้ รวดเร็วและเหมาะสำหรับเปรียบเทียบบริเวณต่าง ๆ แต่เป็นค่าประมาณ ไม่ใช่ศักย์ไฟฟ้าสถิตจากเคมีควอนตัม

ทำไมอะตอมไฮโดรเจนไม่อยู่ในตารางประจุ

ตารางแสดงเฉพาะอะตอมหนักและเรียงจากค่าลบมากที่สุดก่อน ตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนมากที่สุดจึงอยู่ด้านบน

ต้องมีบัญชีเพื่อใช้ปลั๊กอิน MEP หรือไม่

ต้องมี ปลั๊กอินใช้ฟรี แต่คุณต้องลงชื่อเข้าใช้ด้วยบัญชี MolDraw ฟรีเพื่อติดตั้งและคำนวณประจุ

ปลั๊กอิน MolDraw เพิ่มเติม

อัปเดตล่าสุด: