Chemijoje dvivalentis yra senesnis dvivalenčių terminas, reiškiantis atomą arba joną, kurio valentingumas yra du. Valencija reiškia kovalentinių jungčių, kurias atomas ar jonas gali sudaryti su kitais atomais, skaičių. Kovalentiniai ryšiai susidaro dalijantis elektronams atokiausiame atomo valentiniame apvalkale arba orbitoje, todėl dvivalentis atomas arba jonas pagal apibrėžimą turi du valentinius elektronus, su kuriais gali sudaryti ryšius. Dvivalenčiai anijonai ir katijonai – atitinkamai neigiamo ir teigiamo krūvio jonai – yra svarbūs daugelyje biologinių sistemų, įskaitant žmogaus metabolizmą.
Elektronus galima įsivaizduoti kaip skriejančius aplink atomo branduolį sluoksniuose, kurių kiekvienas gali turėti tik tam tikrą skaičių elektronų, kol jis bus užpildytas. Pirmiausia užpildomi arčiau branduolio esantys apvalkalai. Kai atomai reaguoja vienas su kitu, jie turi tendenciją jungtis taip, kad užpildytų atokiausią arba valentinį elektronų apvalkalą. Beveik kiekvienu atveju pilnas valentinis apvalkalas susideda iš aštuonių elektronų – tokia pati valentingumo konfigūracija kaip ir tauriųjų dujų šeimos elementų, paskutinė periodinės elementų lentelės vertikali stulpelis. Atomų tendencija įgyti arba prarasti elektronus iš kitų atomų, kad pasiektų šį stabilų valentinį oktetą, žinoma kaip okteto taisykle.
Dvivalenčiai elementai turi du valentinius elektronus, todėl lengviausias būdas jiems pasiekti pilną oktetinį valentinį apvalkalą yra prarasti tuos du išorinius elektronus, o apačioje esantis apvalkalas lieka užpildytas. Pavyzdžiui, kai magnis, turintis du valentinius elektronus, jungiasi su deguonimi, turinčiu šešis valentinius elektronus, deguonies atomas gauna du elektronus iš magnio, kad užpildytų oktetą. Taip susidaro junginys MgO, magnio oksidas.
Periodinėje lentelėje cheminiai elementai, turintys tą pačią valentinių elektronų konfigūraciją, rodomi toje pačioje grupėje arba vertikalioje stulpelyje. Kiekvienos grupės nariai linkę chemiškai reaguoti panašiai dėl bendro valentinių elektronų skaičiaus. Elementai su dviem valentiniais elektronais yra 2 grupėje ir apima berilį, magnį, kalcį, stroncį ir barį. Kai kurie pereinamieji metalai, tokie kaip geležis ir manganas, taip pat gali egzistuoti tokia forma.
Dvivalenčiai jonai dažnai svarbūs ir chemijoje. Kai atomas praranda du valentinius elektronus, bet nesusieja kovalentiniu ryšiu, jis tampa teigiamai įkrautu jonu arba katijonu. Panašiai sakoma, kad atomas, kuris gauna elektronus iš neutralios būsenos, yra anijonas. Pavyzdžiui, sulfido, dvivalenčio anijono, neigiamas krūvis yra du – jame yra dviem elektronais daugiau nei protonų. Magnis ir kalcis, kurie paprastai sudaro dvivalečius katijonus, turi teigiamą dviejų krūvį.
Kalcio ir magnio katijonai dažnai randami kietame vandenyje, kuriame yra daug mineralinių medžiagų. Jie taip pat atlieka svarbų vaidmenį biologiniuose procesuose. Pavyzdžiui, kalcio katijonai jungiasi su ląstelėse esančiais baltymais ir veikia kaip signalo perdavimo pasiuntiniai, kitaip tariant, jie skatina įvykius ląstelėje. Jie taip pat yra labai svarbūs kaip struktūrinis augalų ląstelių sienelių komponentas ir aktyvina gyvūnų raumenų susitraukimą.