Co to jest biwalentny w chemii?
W chemii dwuwartościowy jest starszym terminem dwuwartościowym, co oznacza atom lub jon o wartościowości dwóch. Wartościowość odnosi się do liczby wiązań kowalencyjnych, które atom lub jon mogą tworzyć z innymi atomami. Wiązania kowalencyjne powstają poprzez współdzielenie elektronów w najbardziej zewnętrznej powłoce walencyjnej lub orbicie atomu, więc dwuwartościowy atom lub jon ma z definicji dwa elektrony walencyjne, z którymi tworzą wiązania. Dwuwartościowe aniony i kationy - odpowiednio jony o ładunku ujemnym i dodatnim - są ważne w wielu układach biologicznych, w tym w metabolizmie człowieka.
Elektrony mogą być wizualizowane jako krążące wokół jądra atomu w szeregu powłok, z których każdy może pomieścić tylko określoną liczbę elektronów przed ich wypełnieniem. Najpierw napełniane są skorupy bliżej jądra. Kiedy atomy reagują ze sobą, mają tendencję do wiązania się w taki sposób, aby wypełnić swoją zewnętrzną lub walencyjną powłokę elektronów. Niemal w każdym przypadku pełna powłoka walencyjna składa się z ośmiu elektronów - ta sama konfiguracja walencyjna jak elementy w rodzinie gazów szlachetnych, ostatnia pionowa kolumna na układzie okresowym pierwiastków. Tendencja atomów do pozyskiwania lub utraty elektronów z innych atomów do osiągnięcia tego stabilnego oktetu walencyjnego jest znana jako reguła oktetów.
Elementy dwuwartościowe mają dwa elektrony walencyjne, więc najłatwiejszym sposobem na uzyskanie pełnej oktetowej powłoki walencyjnej jest utrata tych dwóch zewnętrznych elektronów, pozostawiając zamiast tego skorupę pod spodem. Na przykład, gdy magnez, który ma dwa elektrony walencyjne, wiąże się z tlenem, który ma sześć elektronów walencyjnych, atom tlenu pozyskuje dwa elektrony z magnezu, aby wypełnić swój oktet. To tworzy związek MgO, tlenek magnezu.
W układzie okresowym pierwiastki chemiczne o tej samej konfiguracji elektronów walencyjnych są wyświetlane w tej samej grupie lub kolumnie pionowej. Członkowie każdej grupy reagują chemicznie w podobny sposób ze względu na ich wspólną liczbę elektronów walencyjnych. Pierwiastki z dwoma elektronami walencyjnymi znajdują się w grupie 2 i obejmują beryl, magnez, wapń, stront i bar. Niektóre metale przejściowe, takie jak żelazo i mangan, mogą również istnieć w tej formie.
Jony dwuwartościowe są często ważne również w chemii. Kiedy atom traci dwa elektrony walencyjne, ale nie wiąże się kowalencyjnie, staje się dodatnio naładowanym jonem lub kationem. Podobnie, atom, który otrzymuje elektrony ze swojego stanu neutralnego, jest uważany za anion. Na przykład siarczek, dwuwartościowy anion, ma ładunek ujemny wynoszący dwa - ma dwa więcej elektronów niż protony. Każdy magnez i wapń, które zwykle tworzą dwuwartościowe kationy, mają ładunek dodatni równy dwa.
Kationy wapnia i magnezu często znajdują się w twardej wodzie, wodzie o wysokiej zawartości minerałów. Odgrywają także ważną rolę w procesach biologicznych. Kationy wapnia, na przykład, wiążą się z białkami w komórkach i działają jako przekaźniki w przekazywaniu sygnału - innymi słowy, stymulują zdarzenia w komórce. Są one również kluczowe jako element strukturalny ścian komórkowych roślin i aktywacji skurczu mięśni u zwierząt.