Une horloge chimique est un scénario dans lequel on fait réagir des composés chimiques provoquer un mouvement soudain et observable après un temps de retard qui peut être définie de façon relativement précise en ajustant les concentrations des réactifs. Souvent, l'événement est indiqué par un changement de couleur, mais il peut prendre une autre forme, telles que la production de gaz provoquant l'effervescence. Dans certains cas, le changement est cyclique et nécessite une solution qui commute périodiquement entre deux ou plusieurs Etats, généralement indiquées par des couleurs différentes.
L'une des plus simples horloges chimiques que l'on appelle «l'horloge iode" réaction. Deux solutions incolores sont mélangés et après une pause, la solution résultante tourne brusquement bleu foncé. Dans la version la plus courante de l'expérience, une solution contenant un mélange dilué d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène, et l'autre d'un mélange d'iodure de potassium, de l'amidon et du thiosulfate de sodium. Le mélange des solutions, l'iode élémentaire est libéré de l'iodure de potassium, mais une réaction plus rapide entre l'iode et le thiosulfate de sodium qu'il convertit en ions iodure incolores. Lorsque tout le thiosulfate a été utilisé jusqu'à l'iode est capable de réagir avec l'amidon pour produire un composé bleu foncé.
Cycliques, ou oscillantes , les réactions chimiques sont particulièrement horloge fascinante. Normalement, une réaction chimique se déroule dans un sens jusqu'à un point d'équilibre est atteint. Après cela, aucun autre changement ne se fera sans l'intervention d'un autre facteur, comme un changement de température. Réactions oscillantes ont d'abord été perplexe car ils semblaient défier cette règle en spontanément s'éloigner de l'équilibre et y revenir à plusieurs reprises. En réalité, la réaction globale ne procéder vers l'équilibre et y reste, mais dans le processus, la concentration d'un ou plusieurs réactifs ou des produits intermédiaires varie de façon cyclique.
Dans une horloge idéalisée oscillant chimique, il s'agit d'une réaction qui donne un produit de réaction et une autre qui utilise ce produit, avec la concentration du produit de déterminer laquelle a lieu la réaction. Lorsque la concentration est faible, la réaction première se produit, ce qui en plus du produit. Une augmentation de la concentration du produit, cependant, déclenche la deuxième réaction, la réduction de la concentration et de susciter la première réaction ait lieu. Il en résulte un cycle dans lequel les deux réactions concurrentes déterminer la concentration d'un produit, qui à son tour détermine la réaction s'effectue. Après un nombre de cycles, le mélange atteint l'équilibre et les réactions s’arrêtent.
L'une des premières horloges chimiques cycliques a été observé par William C. Bray en 1921. Elle implique la réaction du peroxyde d'hydrogène et un sel du type iodate. Enquête menée par Bray et son élève Hermann Liebhafsky a montré que la réduction de l'iodate en iode, avec production d'oxygène, et l'oxydation de l'iode retour à l'iodate a eu lieu de façon périodique avec des pics cycliques de la production d'oxygène et la concentration d'iode. Ceci est venu pour être connu comme la réaction de Bray-Liebhafsky.
Dans les années 1950 et 1960, les biophysiciens Boris P. Belousov et, plus tard, M. Anatol Zhabotinsky étudié une autre réaction cyclique impliquant l'oxydation périodique et réduction d'un sel de cérium, ce qui entraîne des changements de couleur oscillants. Si la réaction de Belousov-Zhabotinsky, ou BZ, est réalisée à l'aide d'une fine couche du mélange chimique, un effet remarquable est considéré, avec de petites variations locales dans les concentrations des réactifs conduisant à l'émergence de schémas complexes de spirales et des cercles concentriques. Les processus chimiques qui se déroulent sont très complexes, impliquant pas moins de 18 réactions distinctes.
Les instructeurs sciences Thomas S. Briggs et Warren C. Rauscsher, en utilisant les réactions ci-dessus comme base, a créé une intéressante tricolore horloge chimique oscillante en 1972. La réaction de Briggs-Rauscher propose une solution qui change périodiquement de l'incolore à brun pâle au bleu foncé. S'il est défini avec soin, il peut y avoir 10 à 15 cycles avant il s'installe en équilibre dans une couleur bleu foncé.
Une horloge chimique inhabituelle qui implique des changements de forme plutôt que la couleur est la réaction du mercure cœur battant. Une goutte de mercure est ajouté à une solution de dichromate de potassium dans de l'acide sulfurique, et un clou de fer est alors placée à proximité du mercure. Un film de mercure formes de sulfate de I sur la baisse, ce qui réduit la tension de surface et en l'amenant à se répandre et toucher le clou de fer. Lorsque cela se produit, les électrons de l'ongle réduire le mercure, je sulfate de retour au mercure, la restauration de la tension de surface et de provoquer la goutte se contracter à nouveau, perdant contact avec l'ongle. Le processus se répète plusieurs fois, ce qui entraîne un changement cyclique de la forme.
Les réactions chimiques horloge sont un domaine de recherche en cours. Les réactions cycliques ou oscillantes en particulier, sont d'un grand intérêt dans l'étude de la cinétique chimique et auto-organisation des systèmes. Il a été spéculé que les réactions de ce type ont pu être impliqués dans l'origine de la vie.