化学では、二価とは何ですか？

化学では、二価は二価の古い用語で、原子価が2の原子またはイオンを意味します。 原子価とは、原子またはイオンが他の原子と形成できる共有結合の数を指します。 共有結合は、原子の最も外側の原子価シェルまたは軌道で電子を共有することにより形成されるため、2価の原子またはイオンは、定義上、結合を形成する2つの価電子を持ちます。 二価の陰イオンと陽イオン（それぞれ負と正の電荷を持つイオン）は、人間の代謝を含む多くの生物学的システムで重要です。

電子は、一連のシェル内の原子の核を周回するように視覚化できます。各シェルは、満たされるまで特定の数の電子のみを保持できます。 核に近いシェルが最初に満たされます。 原子が互いに反応すると、原子の最外殻、つまり原子価の殻を埋めるように結合する傾向があります。 ほとんどすべての場合、完全な原子価シェルは8つの電子で構成されています。希ガス族の元素と同じ原子価構成、元素の周期表の最後の垂直列です。 この安定した原子価オクテットに到達するために、原子が他の原子から電子を獲得または喪失する傾向は、オクテット規則として知られています。

二価元素は2つの価電子を持っているので、完全なオクテットの価電子殻を達成する最も簡単な方法は、これら2つの外側の電子を失い、代わりにその下の殻を埋めることです。 たとえば、2つの価電子を持つマグネシウムが6つの価電子を持つ酸素と結合すると、酸素原子はマグネシウムから2つの電子を獲得してオクテットを満たします。 これにより、化合物MgO、酸化マグネシウムが形成されます。

周期表では、同じ価電子配置を持つ化学元素が同じグループまたは垂直列に表示されます。 各グループのメンバーは、価電子の共通数のために、同様の方法で化学的に反応する傾向があります。 2つの価電子を持つ元素はグループ2にあり、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが含まれます。 鉄やマンガンなどの一部の遷移金属もこの形で存在します。

多くの場合、化学では二価イオンも重要です。 原子がその2つの価電子を失い、共有結合しない場合、正に帯電したイオン、または陽イオンになります。 同様に、中性状態から電子を獲得する原子は、陰イオンと呼​​ばれます。 たとえば、二価の陰イオンである硫化物は、2の負電荷を持ちます。陽子よりも電子が2つ多くなります。 一般に二価の陽イオンを形成するマグネシウムとカルシウムは、それぞれ2の正電荷を持っています。

カルシウムとマグネシウムの陽イオンは、硬水、ミネラル含有量の高い水によく見られます。 それらは生物学的プロセスにおいても重要な役割を果たします。 たとえば、カルシウムカチオンは細胞内のタンパク質に結合し、シグナル伝達のメッセンジャーとして機能します。言い換えれば、細胞内のイベントを刺激します。 それらはまた、植物細胞壁の構造的成分として、および動物の筋肉収縮の活性化において重要です。