Hvad er en bivalent i kemi?

I kemi er bivalent et ældre udtryk for divalent, hvilket betyder et atom eller en ion med en valens på to. Valence refererer til antallet af kovalente bindinger, som atomet eller ionet kan danne med andre atomer. Kovalente bindinger dannes gennem deling af elektroner i den yderste valensskal eller bane for et atom, så et bivalent atom eller ion har som definition to valenselektroner, hvormed der dannes bindinger. Bivalente anioner og kationer - henholdsvis ioner med henholdsvis negativ og positiv ladning - er vigtige i mange biologiske systemer, herunder menneskelig metabolisme.

Elektroner kan visualiseres som kredsløb i atomens kerne i en række skaller, som hver kun kan indeholde et vist antal elektroner, før det er fyldt. Skaller tættere på kernen udfyldes først. Når atomer reagerer med hinanden, har de en tendens til at binde sig på en sådan måde, at de fylder deres yderste eller valens elektronskal. I næsten alle tilfælde består en fuld valensskal af otte elektroner - den samme valenskonfiguration som elementer i ædelgasfamilien, den sidste lodrette søjle i det periodiske tabel med elementer. Tendensen til atomer at vinde eller miste elektroner fra andre atomer for at nå denne stabile valensoktet er kendt som oktetreglen.

Bivalente elementer har to valenselektroner, så den nemmeste måde for dem at opnå en fuld octetvalensskal er at miste de to ydre elektroner og lade skallen under fyldes i stedet. For eksempel når magnesium, der har to valenselektroner, bindes med ilt, der har seks valenselektroner, får oxygenatom de to elektroner fra magnesium for at fylde dens oktet. Dette danner forbindelsen MgO, magnesiumoxid.

I den periodiske tabel vises kemiske elementer med den samme valenselektronkonfiguration i den samme gruppe eller lodrette søjle. Medlemmer af hver gruppe har en tendens til at reagere kemisk på lignende måde på grund af deres fælles antal valenselektroner. Elementer med to valenselektroner findes i gruppe 2 og inkluderer beryllium, magnesium, calcium, strontium og barium. Nogle overgangsmetaller, såsom jern og mangan, kan også eksistere i denne form.

Bivalente ioner er ofte også vigtige i kemi. Når et atom mister sine to valenselektroner, men ikke binder kovalent, bliver det en positivt ladet ion eller kation. Tilsvarende siges et atom, der får elektroner fra dets neutrale tilstand, at være en anion. F.eks. Har sulfid, en bivalent anion, en negativ ladning på to - den har to flere elektroner end protoner. Magnesium og calcium, der almindeligvis danner bivalente kationer, har hver en positiv ladning på to.

Calcium- og magnesiumkationer findes ofte i hårdt vand, vand med et højt mineralindhold. De spiller også en vigtig rolle i biologiske processer. Calciumkationer, for eksempel, binder til proteiner i celler og fungerer som budbringere i signaltransduktion - med andre ord, de stimulerer begivenheder i cellen. De er også afgørende som en strukturel komponent i plantecellevægge og for at aktivere muskelkontraktion hos dyr.