Was ist ein zweiwertiger Stoff in der Chemie?

In der Chemie ist zweiwertig ein älterer Begriff für zweiwertig und bedeutet ein Atom oder Ion mit einer Wertigkeit von zwei. Valenz bezeichnet die Anzahl der kovalenten Bindungen, die das Atom oder Ion mit anderen Atomen eingehen kann. Kovalente Bindungen entstehen durch das Teilen von Elektronen in der äußersten Valenzschale oder Umlaufbahn eines Atoms, sodass ein zweiwertiges Atom oder Ion definitionsgemäß zwei Valenzelektronen aufweist, mit denen Bindungen gebildet werden können. Zweiwertige Anionen und Kationen - Ionen mit negativen bzw. positiven Ladungen - sind in vielen biologischen Systemen, einschließlich des menschlichen Stoffwechsels, wichtig.

Elektronen können so dargestellt werden, dass sie den Kern eines Atoms in einer Reihe von Schalen umkreisen, von denen jede nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen aufnehmen kann, bevor sie gefüllt sind. Die Schalen, die näher am Kern liegen, werden zuerst gefüllt. Wenn Atome miteinander reagieren, neigen sie dazu, sich so zu verbinden, dass sie ihre äußerste oder valente Elektronenhülle füllen. In fast allen Fällen besteht eine vollständige Valenzhülle aus acht Elektronen - die gleiche Valenzkonfiguration wie die Elemente der Edelgasfamilie, die letzte vertikale Spalte im Periodensystem der Elemente. Die Tendenz der Atome, Elektronen von anderen Atomen zu gewinnen oder zu verlieren, um dieses stabile Valenzoktett zu erreichen, ist als Oktettregel bekannt.

Zweiwertige Elemente haben zwei Valenzelektronen. Der einfachste Weg für sie, eine vollständige Oktettvalenzschale zu erhalten, besteht darin, diese beiden äußeren Elektronen zu verlieren und stattdessen die Schale darunter gefüllt zu lassen. Wenn sich beispielsweise Magnesium mit zwei Valenzelektronen an Sauerstoff mit sechs Valenzelektronen bindet, gewinnt das Sauerstoffatom die beiden Elektronen aus Magnesium, um sein Oktett zu füllen. Dies bildet die Verbindung MgO, Magnesiumoxid.

Im Periodensystem werden chemische Elemente mit derselben Valenzelektronenkonfiguration in derselben Gruppe oder in derselben vertikalen Spalte angezeigt. Mitglieder jeder Gruppe neigen aufgrund ihrer gemeinsamen Anzahl von Valenzelektronen dazu, auf ähnliche Weise chemisch zu reagieren. Elemente mit zwei Valenzelektronen sind in Gruppe 2 zu finden und umfassen Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium. Einige Übergangsmetalle wie Eisen und Mangan können auch in dieser Form vorliegen.

Auch in der Chemie sind zweiwertige Ionen oft wichtig. Wenn ein Atom seine zwei Valenzelektronen verliert, aber keine kovalente Bindung eingeht, wird es zu einem positiv geladenen Ion oder Kation. In ähnlicher Weise wird ein Atom, das Elektronen aus seinem neutralen Zustand gewinnt, als Anion bezeichnet. Beispielsweise hat Sulfid, ein zweiwertiges Anion, eine negative Ladung von zwei - es hat zwei Elektronen mehr als Protonen. Magnesium und Calcium, die üblicherweise zweiwertige Kationen bilden, weisen jeweils eine positive Ladung von zwei auf.

Calcium- und Magnesiumkationen kommen häufig in hartem Wasser vor, Wasser mit einem hohen Mineralgehalt. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei biologischen Prozessen. Beispielsweise binden Kalziumkationen an Proteine ​​in Zellen und fungieren als Botenstoffe für die Signalübertragung - mit anderen Worten, sie stimulieren Ereignisse in der Zelle. Sie sind auch als struktureller Bestandteil von Pflanzenzellwänden und zur Aktivierung der Muskelkontraktion bei Tieren von entscheidender Bedeutung.