В химии, что такое бивалент?

В химии двухвалентный - более старый термин для двухвалентного, означающий атом или ион с валентностью два. Валентность относится к числу ковалентных связей, которые атом или ион могут образовывать с другими атомами. Ковалентные связи образуются в результате совместного использования электронов в самой внешней валентной оболочке или орбите атома, поэтому двухвалентный атом или ион, по определению, имеют два валентных электрона, с помощью которых образуются связи. Бивалентные анионы и катионы - ионы с отрицательными и положительными зарядами соответственно - важны во многих биологических системах, включая метаболизм человека.

Электроны могут быть визуализированы как вращающиеся вокруг ядра атома в виде серии оболочек, каждый из которых может удерживать только определенное количество электронов, прежде чем он заполнится. Снаряды ближе к ядру заполняются первыми. Когда атомы реагируют друг с другом, они имеют тенденцию связываться таким образом, чтобы заполнить свою внешнюю или валентную оболочку электронов. Почти в каждом случае полная валентная оболочка состоит из восьми электронов - той же валентной конфигурации, что и элементы в семействе благородных газов, последний вертикальный столбец в периодической таблице элементов. Тенденция для атомов приобретать или терять электроны от других атомов для достижения этого стабильного валентного октета называется правилом октетов.

Бивалентные элементы имеют два валентных электрона, поэтому для них проще всего получить полностью октетную валентную оболочку - потерять эти два внешних электрона, оставив оболочку под ней заполненной. Например, когда магний, который имеет два валентных электрона, связывается с кислородом, который имеет шесть валентных электронов, атом кислорода получает два электрона из магния для заполнения своего октета. Это образует соединение MgO, оксид магния.

В периодической таблице химические элементы с одинаковой конфигурацией валентных электронов отображаются в одной группе или в вертикальном столбце. Члены каждой группы имеют тенденцию химически реагировать аналогичным образом из-за их общего числа валентных электронов. Элементы с двумя валентными электронами находятся в группе 2 и включают бериллий, магний, кальций, стронций и барий. Некоторые переходные металлы, такие как железо и марганец, также могут существовать в этой форме.

Двухвалентные ионы часто важны и в химии. Когда атом теряет два валентных электрона, но не ковалентно связывается, он становится положительно заряженным ионом или катионом. Аналогично, атом, который получает электроны из своего нейтрального состояния, называется анионом. Например, сульфид, двухвалентный анион, имеет отрицательный заряд два - у него на два электрона больше, чем у протонов. Магний и кальций, которые обычно образуют двухвалентные катионы, имеют положительный заряд, равный двум.

Катионы кальция и магния часто встречаются в жесткой воде, воде с высоким содержанием минералов. Они также играют важную роль в биологических процессах. Катионы кальция, например, связываются с белками в клетках и действуют как посредники в передаче сигнала - другими словами, они стимулируют события в клетке. Они также играют важную роль в качестве структурного компонента стенок растительных клеток и в активации мышечного сокращения у животных.