Dalam kimia, bivalen adalah istilah yang lebih tua untuk divalen, yang berarti atom atau ion dengan valensi dua. Valensi mengacu pada jumlah ikatan kovalen yang dapat dibentuk oleh atom atau ion dengan atom lain. Ikatan kovalen terbentuk melalui penggunaan bersama elektron pada kulit valensi terluar atau orbit atom, sehingga atom atau ion bivalen memiliki, menurut definisi, dua elektron valensi yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan. Anion dan kation bivalen — ion dengan muatan negatif dan positif, masing-masing — penting dalam banyak sistem biologis, termasuk metabolisme manusia.
Elektron dapat divisualisasikan sebagai mengorbit inti atom dalam serangkaian kulit, yang masing-masing hanya dapat menampung sejumlah elektron sebelum diisi. Kulit yang lebih dekat ke inti diisi terlebih dahulu. Ketika atom bereaksi satu sama lain, mereka memiliki kecenderungan untuk mengikat sedemikian rupa untuk mengisi kulit elektron terluar atau valensinya. Dalam hampir setiap kasus, kulit valensi penuh terdiri dari delapan elektron — konfigurasi valensi yang sama dengan unsur-unsur dalam keluarga gas mulia, kolom vertikal terakhir pada tabel periodik unsur. Kecenderungan atom untuk mendapatkan atau kehilangan elektron dari atom lain untuk mencapai oktet valensi stabil ini dikenal sebagai aturan oktet.
Unsur bivalen memiliki dua elektron valensi, jadi cara termudah bagi mereka untuk mencapai kulit valensi oktet penuh adalah dengan melepaskan dua elektron terluar tersebut, sehingga kulit di bawahnya terisi. Misalnya, ketika magnesium, yang memiliki dua elektron valensi, berikatan dengan oksigen, yang memiliki enam elektron valensi, atom oksigen memperoleh dua elektron dari magnesium untuk mengisi oktetnya. Ini membentuk senyawa MgO, magnesium oksida.
Dalam tabel periodik, unsur-unsur kimia dengan konfigurasi elektron valensi yang sama ditampilkan dalam golongan yang sama, atau kolom vertikal. Anggota masing-masing kelompok cenderung bereaksi secara kimia dengan cara yang sama karena jumlah elektron valensi yang sama. Unsur dengan dua elektron valensi ditemukan di Golongan 2 dan termasuk berilium, magnesium, kalsium, strontium, dan barium. Beberapa logam transisi, seperti besi dan mangan, juga dapat ada dalam bentuk ini.
Ion bivalen juga sering penting dalam kimia. Ketika sebuah atom kehilangan dua elektron valensinya tetapi tidak terikat secara kovalen, ia menjadi ion bermuatan positif, atau kation. Demikian pula, atom yang memperoleh elektron dari keadaan netralnya disebut anion. Misalnya, sulfida, anion bivalen, memiliki muatan negatif dua — ia memiliki dua elektron lebih banyak daripada proton. Magnesium dan kalsium, yang umumnya membentuk kation bivalen, masing-masing memiliki muatan positif dua.
Kation kalsium dan magnesium sering ditemukan pada air sadah, air dengan kandungan mineral yang tinggi. Mereka juga memainkan peran utama dalam proses biologis. Kation kalsium, misalnya, berikatan dengan protein dalam sel dan bertindak sebagai pembawa pesan dalam transduksi sinyal — dengan kata lain, mereka merangsang peristiwa di dalam sel. Mereka juga penting sebagai komponen struktural dinding sel tumbuhan dan dalam mengaktifkan kontraksi otot pada hewan.