Kas ir bivalents ķīmijā?

Elektronus var vizualizēt kā tādus, kas riņķo ap atoma kodolu virknē apvalku, no kuriem katrs var saturēt tikai noteiktu skaitu elektronu, pirms tas ir piepildīts. Vispirms piepilda čaulas, kas atrodas tuvāk kodolam. Kad atomi reaģē viens ar otru, tiem ir tendence savienoties tā, lai aizpildītu to attālāko jeb valences elektronu apvalku. Gandrīz katrā gadījumā pilns valences apvalks sastāv no astoņiem elektroniem — tāda pati valences konfigurācija kā elementiem cēlgāzes saimē, pēdējā vertikālā kolonna elementu periodiskajā tabulā. Tendence atomiem iegūt vai zaudēt elektronus no citiem atomiem, lai sasniegtu šo stabilo valences oktetu, ir pazīstama kā okteta likums.

Divvērtīgajiem elementiem ir divi valences elektroni, tāpēc vienkāršākais veids, kā tiem sasniegt pilnu okteta valences apvalku, ir zaudēt šos divus ārējos elektronus, tā vietā atstājot apvalku, kas atrodas zem tā. Piemēram, kad magnijs, kuram ir divi valences elektroni, saistās ar skābekli, kuram ir seši valences elektroni, skābekļa atoms iegūst divus elektronus no magnija, lai aizpildītu savu oktetu. Tas veido savienojumu MgO, magnija oksīdu.

Periodiskajā tabulā ķīmiskie elementi ar vienādu valences elektronu konfigurāciju tiek parādīti vienā grupā vai vertikālā kolonnā. Katras grupas locekļiem ir tendence ķīmiski reaģēt līdzīgā veidā, ņemot vērā to kopējo valences elektronu skaitu. Elementi ar diviem valences elektroniem ir atrodami 2. grupā, un tajos ietilpst berilijs, magnijs, kalcijs, stroncijs un bārijs. Daži pārejas metāli, piemēram, dzelzs un mangāns, var pastāvēt arī šādā formā.

Divvērtīgie joni bieži ir svarīgi arī ķīmijā. Kad atoms zaudē divus valences elektronus, bet nesaista kovalenti, tas kļūst par pozitīvi lādētu jonu vai katjonu. Līdzīgi tiek uzskatīts, ka atoms, kas iegūst elektronus no neitrālā stāvokļa, ir anjons. Piemēram, sulfīdam, divvērtīgam anjonam, ir divi negatīvs lādiņš — tajā ir par diviem elektroniem vairāk nekā protoniem. Magnijam un kalcijam, kas parasti veido divvērtīgos katjonus, katram ir divi pozitīvs lādiņš.

Kalcija un magnija katjoni bieži atrodami cietā ūdenī, ūdenī ar augstu minerālvielu saturu. Viņiem ir arī liela nozīme bioloģiskajos procesos. Kalcija katjoni, piemēram, saistās ar olbaltumvielām šūnās un darbojas kā sūtņi signālu pārraidē, citiem vārdiem sakot, tie stimulē notikumus šūnā. Tiem ir arī izšķiroša nozīme kā augu šūnu sieniņu strukturālai sastāvdaļai un dzīvnieku muskuļu kontrakcijas aktivizēšanai.