En chimie, qu'est-ce qu'un bivalent?
En chimie, bivalent est un terme plus ancien qui signifie divalent, signifiant un atome ou un ion avec une valence de deux. La valence désigne le nombre de liaisons covalentes que l'atome ou l'ion peut former avec d'autres atomes. Les liaisons covalentes sont formées par le partage des électrons dans la couche ou l'orbite de valence la plus externe d'un atome, de sorte qu'un atome ou un ion bivalent possède, par définition, deux électrons de valence avec lesquels former des liaisons. Les anions et les cations bivalents - des ions avec des charges négatives et positives, respectivement - sont importants dans de nombreux systèmes biologiques, y compris le métabolisme humain.
Les électrons peuvent être visualisés comme une orbite autour du noyau d'un atome dans une série de coquilles, chacune ne pouvant contenir qu'un certain nombre d'électrons avant son remplissage. Les obus les plus proches du noyau sont remplis en premier. Lorsque les atomes réagissent les uns avec les autres, ils ont tendance à se lier de manière à remplir leur coquille d’électrons la plus externe, ou valence. Dans presque tous les cas, une couche de valence complète est composée de huit électrons - la même configuration de valence que les éléments de la famille des gaz rares, dernière colonne verticale du tableau périodique des éléments. La tendance des atomes à gagner ou à perdre des électrons d'autres atomes pour atteindre cet octet à valence stable est connue sous le nom de règle de l'octet.
Les éléments bivalents ayant deux électrons de valence, le moyen le plus simple pour obtenir une couche de valence octet complet est de perdre ces deux électrons externes, laissant la couche inférieure remplie à la place. Par exemple, lorsque le magnésium, qui a deux électrons de valence, se lie à l’oxygène, qui a six électrons de valence, l’atome d’oxygène gagne les deux électrons du magnésium pour remplir son octet. Ceci forme le composé MgO, oxyde de magnésium.
Dans le tableau périodique, les éléments chimiques ayant la même configuration électronique de valence sont affichés dans le même groupe ou la même colonne verticale. Les membres de chaque groupe ont tendance à réagir chimiquement de manière similaire en raison de leur nombre commun d'électrons de valence. Les éléments avec deux électrons de valence se trouvent dans le groupe 2 et comprennent le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum. Certains métaux de transition, tels que le fer et le manganèse, peuvent également exister sous cette forme.
Les ions bivalents sont également souvent importants en chimie. Lorsqu'un atome perd ses deux électrons de valence mais ne se lie pas de manière covalente, il devient un ion chargé positivement, ou cation. De même, un atome qui gagne des électrons à partir de son état neutre est dit être un anion. Par exemple, le sulfure, un anion bivalent, a une charge négative de deux - il a deux électrons de plus que les protons. Le magnésium et le calcium, qui forment couramment des cations bivalents, ont chacun une charge positive de deux.
Les cations de calcium et de magnésium se trouvent souvent dans l’eau dure, une eau à haute teneur en minéraux. Ils jouent également un rôle majeur dans les processus biologiques. Les cations de calcium, par exemple, se lient aux protéines des cellules et jouent le rôle de messagers dans la transduction du signal - en d’autres termes, ils stimulent les événements au sein de la cellule. Ils sont également essentiels en tant que composant structurel des parois cellulaires des plantes et pour activer la contraction musculaire chez les animaux.