磷酸LOL平面图如何绘制

aipacino · 发表于 Post on 2026-5-21 15:13:06

各位老师好，我想分析磷酸分子的羟基氧和双键氧各自接收氢键的能力，以证明磷酸分子可以给三个氢键但只有双键氧可以稳定接收最多两个氢键，导致体相磷酸的氢键网络不平衡，存在不稳定性的这一观点。现在想分析电子定域性，根据http://sobereva.com/63和http://sobereva.com/610的教程绘制磷酸的1,2,7号原子平面的LOL填色图，结果是下面这样的，我不是很理解左图和右图的对应关系，并且想知道这种三维结构的分子应该怎样去画这个图合适一些？

sobereva · 发表于 Post on 2026-5-21 23:41:48

我不是很理解左图和右图的对应关系

语义不明。如果你是觉得难以判断平面图和立体结构的对应关系，在Multiwfn后处理菜单要求把原子标签（元素+序号）都显示出来，就很容易对照了
要么就画等值面图而非平面图

SharkYYX2025 · 发表于 Post on 2026-5-22 00:35:04

本帖最后由 SharkYYX2025 于 2026-5-22 00:49 编辑

如果是为了比较双键氧 OH氧的区别，区别是孤对电子？建议用ELF，孤对电子更明显
ELF综述和重要文献小合集 - 波函数分析与Multiwfn (Wavefunction Analysis & Multiwfn) - 计算化学公社 http://bbs.keinsci.com/thread-2100-1-1.html

我拿类似的分子试了下，是一个咔唑膦酸，P上面连接一个碳原子，三个氧原子。双键氧 OH氧成键和你的类似。

拿主功能5绘制三维空间的ELF。然后适当调大等值面，仔细观察O的孤对电子方向，选出原子序号，比如16,18,31用于绘图平面
拿主功能4绘制二维图。选择 4: Define by three atoms 对于Please define the plane to be plotted，你也可以选择其他方法定义平面

然后挑15 17 18再看看。但不明显

或者参考以下方法
绘制静电势全局极小点+等值面图展现孤对电子位置的方法 http://sobereva.com/493
通过电子定域化函数(ELF)、价层电子密度分析讨论亲核进攻的方向 http://sobereva.com/606 看 2 电子定域化函数的拓扑分析

aipacino · 发表于 Post on 2026-5-25 11:15:05

SharkYYX2025 发表于 2026-5-22 00:35
如果是为了比较双键氧 OH氧的区别，区别是孤对电子？建议用ELF，孤对电子更明显
ELF综述和重要文献小合集 ...

感谢老师这么耐心细致的回复！
我现在的目的是想证明磷酸体系中氢键供体数目大于氢键受体导致氢键网络不稳定然后导致后续一些性质，但是感觉这个ELF图画出来也不是很明显，我又用Multiwfn计算了静电势，结果如下图，2是双键氧，357是羟基氧（由于在气相中优化的结构导致这三个氧不同，其实在液相中应该是等价的），468是三个氢，可以看到双键氧负值很大，其他三个氧只有一半，而三个氢正值都很大，与双键氧的绝对值接近，可以在论文中说这样导致有三个强氢键供体，却只有一个与之匹配的强氢键受体，导致部分氢键供体被迫与弱受体结合或不结合，导致氢键网络不稳定，羟基极易发生旋转去寻找强氢键受体。
想请教一下这个因果关系成立吗，或者还有没有别的可以佐证的证据可以计算的？例如羟基旋转的能垒之类、氢键寿命之类的？

SharkYYX2025 · 发表于 Post on 2026-5-25 14:15:58

本帖最后由 SharkYYX2025 于 2026-5-25 14:19 编辑

由于在气相中优化的结构导致这三个氧不同，其实在液相中应该是等价的

三个OH的氧在空间位置有差异，估计不等价。如果这个液相是水的话，从电离角度，三个OH的氧实际不等价。因为电离每个氢的电离平衡常数不一样，简单搜索可知，有数量级差异。所以一般的磷酸水溶液很难电离所有氢原子（除非你的设定条件是强碱性环境）。至于说不同在pH下，主要物种是什么，分布比例，这个能查到
如果你的液相是纯磷酸，那更难电离

这样导致有三个强氢键供体，却只有一个与之匹配的强氢键受体，导致部分氢键供体被迫与弱受体结合或不结合，导致氢键网络不稳定，羟基极易发生旋转去寻找强氢键受体。

我觉得逻辑合理，但量子化学不是很好说明这个问题，需要看看氢键空间分布，研究一群分子的行为。我建议是拿分子动力学实际模拟一下氢键的情况。如果用gromacs，根据你设定的pH，估计主要物种比例来建模，判断磷酸是电离了几个氢离子。比如H3PO4 占百分之多少，[H2PO4] 和相应的氢离子占百分之多少。（如果不想考虑那么多，就直接全用H3PO4中性分子）gromacs可以计算氢键数量、寿命、距离分布。如果你有对比的，比如硫酸，那这个氢键分析就更有说服力了。也可以对比纯水体系的氢键
如果用lammps，我不知道是否需要反应力场，以及反应力场能不能模拟这个，以及有没有合适的反应力场，我不会lammps。可以去分子模拟板块问问。然后，别的分子模拟软件不清楚

SharkYYX2025 · 发表于 Post on 2026-5-25 23:00:23

Angew. Chem.上发表了全面介绍各种共价和非共价相互作用可视化分析方法的综述 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 http://sobereva.com/746
磷酸类似于这个e图的ELF，OH氧是两对孤对电子，羰基氧是三对孤对电子。可以参考。然后孤对电子方向影响分子动力学的氢键取向，做完分子动力学模拟之后，可以抠出一个磷酸还有周围的一圈（和他形成氢键的）磷酸，拿VMD显示出氢键，看看具体取向和氢键网络。这么综合解释感觉比较合理
VMD里原子选择语句的语法和例子 - http://sobereva.com/504
如果不会分子动力学模拟的软件，可以考虑弄一些磷酸分子做成团簇，看看能不能优化出来想要的氢键网络

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[波函数分析求助] 磷酸LOL平面图如何绘制

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