In chimica, cos'è un bivalente?

In chimica, bivalente è un termine più antico per bivalente, che significa un atomo o ione con una valenza di due. Valenza si riferisce al numero di legami covalenti che l'atomo o lo ione possono formare con altri atomi. I legami covalenti si formano attraverso la condivisione di elettroni nel guscio o orbita di valenza più esterni di un atomo, quindi un atomo o ione bivalente ha, per definizione, due elettroni di valenza con cui formare legami. Anioni e cationi bivalenti - rispettivamente ioni con carica negativa e positiva - sono importanti in molti sistemi biologici, incluso il metabolismo umano.

Gli elettroni possono essere visualizzati come in orbita attorno al nucleo di un atomo in una serie di gusci, ognuno dei quali può contenere solo un certo numero di elettroni prima che sia riempito. I gusci più vicini al nucleo vengono riempiti per primi. Quando gli atomi reagiscono l'uno con l'altro, hanno la tendenza a legarsi in modo tale da riempire il loro guscio più esterno, o valenza, di elettroni. In quasi tutti i casi, un guscio di valenza completo è composto da otto elettroni: la stessa configurazione di valenza degli elementi della famiglia dei gas nobili, l'ultima colonna verticale sulla tavola periodica degli elementi. La tendenza degli atomi a guadagnare o perdere elettroni da altri atomi per raggiungere questo ottetto di valenza stabile è nota come regola degli ottetti.

Gli elementi bivalenti hanno due elettroni di valenza, quindi il modo più semplice per ottenere un guscio di valenza ottetto completo è quello di perdere quei due elettroni esterni, lasciando invece il guscio sottostante riempito. Ad esempio, quando il magnesio, che ha due elettroni di valenza, si lega all'ossigeno, che ha sei elettroni di valenza, l'atomo di ossigeno ottiene i due elettroni dal magnesio per riempire il suo ottetto. Questo forma il composto MgO, ossido di magnesio.

Nella tavola periodica, gli elementi chimici con la stessa configurazione elettronica di valenza sono visualizzati nello stesso gruppo o colonna verticale. I membri di ciascun gruppo tendono a reagire chimicamente in modo simile a causa del loro numero comune di elettroni di valenza. Gli elementi con due elettroni di valenza si trovano nel Gruppo 2 e comprendono berillio, magnesio, calcio, stronzio e bario. Alcuni metalli di transizione, come ferro e manganese, possono anche esistere in questa forma.

Gli ioni bivalenti sono spesso importanti anche in chimica. Quando un atomo perde i suoi due elettroni di valenza ma non si lega covalentemente, diventa uno ione o catione caricato positivamente. Allo stesso modo, si dice che un atomo che ottiene elettroni dal suo stato neutro sia un anione. Ad esempio, il solfuro, un anione bivalente, ha una carica negativa di due: ha due elettroni in più rispetto ai protoni. Il magnesio e il calcio, che formano comunemente cationi bivalenti, hanno ciascuno una carica positiva di due.

I cationi di calcio e magnesio si trovano spesso in acqua dura, acqua con un alto contenuto di minerali. Inoltre svolgono un ruolo importante nei processi biologici. I cationi di calcio, ad esempio, si legano alle proteine ​​nelle cellule e agiscono come messaggeri nella trasduzione del segnale - in altre parole, stimolano gli eventi all'interno della cellula. Sono anche cruciali come componente strutturale delle pareti cellulari delle piante e nell'attivazione della contrazione muscolare negli animali.