Reloj químico

Un reloj químico (o reacción de reloj) es una mezcla compleja de compuestos químicos que reaccionan en la que la aparición de una propiedad observable (decoloración o coloración) se produce después de un tiempo predecible. tiempo de inducción debido a la presencia de especies de reloj en una cantidad detectable. En los casos en que uno de los reactivos tenga un color visible, cruzar un umbral de concentración puede provocar un cambio de color abrupto después de un lapso de tiempo reproducible.

Tipos

Las reacciones del reloj se pueden clasificar en tres o cuatro tipos:

Reacción del reloj de agotamiento del sustrato

La reacción de reloj más simple con dos reacciones:

A → C (carta k₁)

B + C → productos₂, rápido)

Cuando el sustrato (B) está presente, la especie reloj (C) se consume rápidamente en la segunda reacción. Sólo cuando el sustrato B se agota o se agota, la especie C puede aumentar en cantidad y provocar que el color cambie. Un ejemplo de esta reacción de reloj es la reacción de sulfito/yodato o reacción de reloj de yodo, también conocida como reacción de Landolt.

A veces, una reacción de reloj implica la producción de especies intermedias en tres reacciones consecutivas.

P + Q → R

R + Q → C

P + C → 2R

Dado que Q está en exceso, cuando el sustrato (P) se agota, C se acumula dando como resultado el cambio de color.

Reacción de reloj impulsada por autocatálisis

La base de la reacción es similar a la reacción de reloj con agotamiento de sustrato, excepto por el hecho de que la velocidad k₂ es muy lenta, lo que lleva a la coexistencia de sustratos y especies de reloj, por lo que hay no es necesario agotar el sustrato para observar el cambio de color. El ejemplo de este reloj es la reacción de pentationato/yodato.

Comportamiento del pseudoreloj

Las reacciones de esta categoría se comportan como una reacción de reloj, sin embargo, son irreproducibles, impredecibles y difíciles de controlar. Ejemplos de ello son las reacciones clorito/tiosulfato y yoduro/clorito.

Reacción loca del reloj

La reacción es irreproducible en cada ejecución debido a la falta de homogeneidad inicial de la mezcla que resulta de la variación en la velocidad de agitación, el volumen total y la geometría de los reactores. Repetir la reacción de manera estadísticamente significativa conduce a la curva de distribución de probabilidad acumulativa reproducible. El ejemplo de este reloj es la reacción de yodato/ácido arsénico.

Una reacción puede caer en más de una clasificación anterior dependiendo de las circunstancias. Por ejemplo, la reacción de yodato-ácido arsenoso puede ser una reacción de reloj con reducción de sustrato, una reacción de reloj impulsada por autocatálisis y una reacción de reloj loco.

Ejemplos

Un tipo de ejemplo son las reacciones del reloj del yodo, en las que una especie de yodo se mezcla con reactivos redox en presencia de almidón. Después de un tiempo, aparece repentinamente un color azul oscuro debido a la formación de un complejo triyoduro-almidón.

Se pueden agregar reactivos adicionales a algunos relojes químicos para construir un oscilador químico. Por ejemplo, la reacción de Briggs-Rauscher se deriva de una reacción de reloj de yodo mediante la adición de ácido perclórico, ácido malónico y sulfato de manganeso.