In de chemie, wat is een bivalent?

In de chemie is bivalent een oudere term voor divalent, wat betekent een atoom of ion met een valentie van twee. Valence verwijst naar het aantal covalente bindingen dat het atoom of ion kan vormen met andere atomen. Covalente bindingen worden gevormd door het delen van elektronen in de buitenste valentieschil of baan van een atoom, dus een bivalent atoom of ion heeft per definitie twee valentie-elektronen waarmee bindingen kunnen worden gevormd. Bivalente anionen en kationen - respectievelijk ionen met negatieve en positieve ladingen - zijn belangrijk in veel biologische systemen, waaronder de menselijke stofwisseling.

Elektronen kunnen worden gevisualiseerd als een baan rond de kern van een atoom in een reeks schalen, die elk slechts een bepaald aantal elektronen kunnen vasthouden voordat deze wordt gevuld. De schelpen dichter bij de kern worden eerst gevuld. Wanneer atomen met elkaar reageren, hebben ze de neiging om zich zodanig te binden dat ze hun buitenste of valentie omhulsel van elektronen vullen. In bijna elk geval bestaat een volledige valentieschil uit acht elektronen - dezelfde valentieconfiguratie als elementen in de nobele gasfamilie, de laatste verticale kolom in het periodiek systeem der elementen. De neiging van atomen om elektronen van andere atomen te krijgen of te verliezen om dit stabiele valentie-octet te bereiken, staat bekend als de octetregel.

Bivalente elementen hebben twee valentie-elektronen, dus de eenvoudigste manier om een ​​volledige octetvalentie-schaal te bereiken, is die twee buitenste elektronen te verliezen, waardoor de schaal eronder gevuld blijft. Wanneer bijvoorbeeld magnesium, dat twee valentie-elektronen heeft, bindt met zuurstof, dat zes valentie-elektronen heeft, wint het zuurstofatoom de twee elektronen uit magnesium om zijn octet te vullen. Dit vormt de verbinding MgO, magnesiumoxide.

In het periodiek systeem worden chemische elementen met dezelfde valentie-elektronenconfiguratie in dezelfde groep of verticale kolom weergegeven. Leden van elke groep reageren chemisch op een vergelijkbare manier vanwege hun gemeenschappelijke aantal valentie-elektronen. Elementen met twee valentie-elektronen zijn te vinden in groep 2 en omvatten beryllium, magnesium, calcium, strontium en barium. Sommige overgangsmetalen, zoals ijzer en mangaan, kunnen ook in deze vorm bestaan.

Bivalente ionen zijn vaak ook belangrijk in de chemie. Wanneer een atoom zijn twee valentie-elektronen verliest maar niet covalent bindt, wordt het een positief geladen ion of kation. Evenzo wordt gezegd dat een atoom dat elektronen uit zijn neutrale toestand haalt, een anion is. Sulfide, een tweewaardig anion, heeft bijvoorbeeld een negatieve lading van twee - het heeft twee meer elektronen dan protonen. Magnesium en calcium, die gewoonlijk tweewaardige kationen vormen, hebben elk een positieve lading van twee.

Calcium- en magnesiumkationen worden vaak aangetroffen in hard water, water met een hoog mineraalgehalte. Ze spelen ook een belangrijke rol in biologische processen. Calciumkationen binden bijvoorbeeld aan eiwitten in cellen en fungeren als boodschappers bij signaaltransductie - met andere woorden, ze stimuleren gebeurtenissen in de cel. Ze zijn ook cruciaal als structurele component van plantencelwanden en bij het activeren van spiercontractie bij dieren.