Достоинства и недостатки МВС

Основное преимущество МВС заключается в возможности наглядного изображения строения молекул с помощью схем. С помощью МВС можно на качественном уровне прогнозировать химические свойства молекулярных веществ и отдельных молекул (в частности, делать заключение о типе межмолекулярного взаимодействия и на его основе предсказывать температуры плавления и кипения веществ; основываясь на представлении о длине химической связи и её кратности сравнивать энергию связи в однотипных молекулах, делать выводы об относительной стабильности этих молекул, изменении значений термодинамических функций состояния для процессов с участием рассматриваемых молекулярных веществ, энергии активации этих процессов и т.д.). Всё это предопределяет широкое использование данного метода на начальных этапах знакомства со строением и свойствами молекулярных веществ.

Как отмечалось выше, описать молекулу в рамках МВС означает математически определить вариант распределения электронной плотности между атомными ядрами, отвечающий минимуму энергии системы. В случае большинства гомоатомных молекул задача упрощается тем, что электронная плотность валентной пары располагается симметрично относительно ядер атомов. В то же время для гетероатомных молекул и молекул с делокализованными связями задача минимизации энергии на количественном уровне может быть решена только для небольшого числа объектов, т.к. появление в молекуле суммарного или локального диполя (связанного со смещением электронной плотности общей пары в сторону более эектроотрицательного атома) изменяет в ней энергию, как связующих, так и неподелённых электронных пар.

При обсуждении МВС было показано, что с его помощью можно прогнозировать строение молекул. Однако в целом ряде случаев, когда теоретически можно представить несколько правдоподобных вариантов строения рассматриваемой частицы, МВС часто оказывается бесполезным, если отсутствуют дополнительные экспериментальные данные. Это связано с тем, что по мере усложнения состава молекул, энергия каждого отдельного электрона в них, зависящая всё от большего числа взаимодействий с другими электронами и несколькими ядрами, математически становится всё более неопределённой, т.е. точность расчётов снижается и какая из нескольких близких по энергии структур молекулы реализуется при тех или иных параметрах состояния системы становится неясным.

МВС не в состоянии объяснить магнитные свойства молекул. Это связано с тем, что основным постулатом этого метода является двухэлектронная связь – наличие в области перекрывания орбиталей двух электронов с противоположными спинами. Тогда, по определению, все молекулы дожны бать диомагнитными, что не подтверждается экспериментально.

Молекулы, также как атомы, имеют индивидуальные спектры, на чём основаны спектральные методы анализа молекулярных веществ. МВС не предполагает наличия у молекул возбуждённого состояния и, следовательно, не интерпретирует их спектральные характеристики.

В ряде случаев МВС сталкивается при описании частиц с трудностями и на качественном уровне: а) в молекулярном ионе Н₂⁺ имеется только один электрон, но он вполне стабилен, дефицит электронов и в молекуле В₂Н₆ – общее число электронов на валентных атомах бора и водорода 12, что, с точки зрения МВС недостаточно для образования 8 химических связей ; б) молекулы В₂ и О₂ парамагнитны (согласно экспериментальным данным эти молекулы имеют по два неспаренных электрона), что противоречит их строению в рамках МВС; в)рассматриваемый метод отрицает возможность образования соединений благородных газов, хотя известно, что они не только существуют, но и их стабильность в ряде случаев не ниже стабильности однотипных соединений других элементов.

Системным же недостатком МВС, как это не покажется странным на первый взгляд, является идея локализации электронных пар, что противоречит основным принципам квантовой механики, в частности, положению о делокализации электронов в пространстве. Другими словами МВС в принципе не способен количественно интерпретировать химическую связь в большинстве молекулярных систем.