U kemiji, dvovalentni je stariji izraz za dvovalentan, što znači atom ili ion s valentnošću dva. Valencija se odnosi na broj kovalentnih veza koje atom ili ion mogu formirati s drugim atomima. Kovalentne veze nastaju dijeljenjem elektrona u najudaljenijoj valentnoj ljusci ili orbiti atoma, tako da bivalentni atom ili ion ima, po definiciji, dva valentna elektrona s kojima tvori veze. Bivalentni anioni i kationi — ioni s negativnim i pozitivnim nabojem — važni su u mnogim biološkim sustavima, uključujući ljudski metabolizam.
Elektroni se mogu vizualizirati kako kruže oko jezgre atoma u nizu ljuski, od kojih svaka može zadržati samo određeni broj elektrona prije nego što se napuni. Najprije se pune ljuske bliže jezgri. Kada atomi međusobno reagiraju, imaju tendenciju vezanja na takav način da popune svoju najudaljeniju ili valencijsku ljusku elektrona. U gotovo svakom slučaju, puna valentna ljuska sastoji se od osam elektrona – iste valentne konfiguracije kao i elementi u obitelji plemenitih plinova, posljednji okomiti stupac u periodnom sustavu elemenata. Tendencija da atomi dobivaju ili gube elektrone od drugih atoma kako bi dosegli ovaj stabilni valentni oktet poznata je kao oktetno pravilo.
Bivalentni elementi imaju dva valentna elektrona, tako da je najlakši način da postignu punu oktetnu valentnu ljusku da izgube ta dva vanjska elektrona, ostavljajući ljusku ispod popunjenu. Na primjer, kada se magnezij, koji ima dva valentna elektrona, veže s kisikom, koji ima šest valentnih elektrona, atom kisika dobiva dva elektrona od magnezija kako bi ispunio svoj oktet. Time nastaje spoj MgO, magnezijev oksid.
U periodnom sustavu, kemijski elementi s istom konfiguracijom valentnih elektrona prikazani su u istoj skupini ili okomitom stupcu. Članovi svake skupine imaju tendenciju kemijske reakcije na sličan način zbog zajedničkog broja valentnih elektrona. Elementi s dva valentna elektrona nalaze se u skupini 2 i uključuju berilij, magnezij, kalcij, stroncij i barij. Neki prijelazni metali, kao što su željezo i mangan, također mogu postojati u ovom obliku.
Bivalentni ioni su često važni i u kemiji. Kada atom izgubi svoja dva valentna elektrona, ali se ne veže kovalentno, postaje pozitivno nabijeni ion ili kation. Slično, za atom koji dobiva elektrone iz svog neutralnog stanja kaže se da je anion. Na primjer, sulfid, dvovalentni anion, ima negativan naboj od dva – ima dva više elektrona nego protona. Magnezij i kalcij, koji obično tvore dvovalentne katione, svaki imaju pozitivan naboj od dva.
Kationi kalcija i magnezija često se nalaze u tvrdoj vodi, vodi s visokim sadržajem minerala. Oni također igraju važnu ulogu u biološkim procesima. Kalcijevi kationi, na primjer, vežu se za proteine u stanicama i djeluju kao glasnici u prijenosu signala – drugim riječima, stimuliraju događaje unutar stanice. Oni su također ključni kao strukturna komponenta biljnih staničnih stijenki i u aktiviranju mišićne kontrakcije kod životinja.