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) ocurre después de un tiempo de inducción predecible debido a la presencia de especies de reloj en una cantidad detectable. [1] En los casos en que uno de los reactivos tiene 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: [2]
Reacción de reloj que agota el sustrato
La reacción de reloj más simple que consta de dos reacciones: [2]
- A → C (tasa k 1 )
- B + C → productos (velocidad k 2 , rápida)
Cuando el sustrato (B) está presente, la especie de reloj (C) se consume rápidamente en la segunda reacción. Solo cuando el sustrato B se agota por completo, la especie C puede acumularse en cantidad y provocar un cambio de color. 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 provocando 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 k 2 es muy lenta, lo que lleva a la coexistencia de sustratos y especies de reloj, por lo que no es necesario que el sustrato se agote para observar el cambio de color. El ejemplo de este reloj es la reacción de pentationato/yodato. [2] [3]
Comportamiento del pseudoreloj
Las reacciones de esta categoría se comportan como una reacción de reloj, pero son irreproducibles, impredecibles y difíciles de controlar. Algunos ejemplos son las reacciones clorito/tiosulfato y yoduro/clorito. [2]
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. La repetición de la reacción de manera estadísticamente significativa conduce a la curva de distribución de probabilidad acumulativa reproducible. El ejemplo de este reloj es la reacción del yodato/ácido arsenioso. [4]
Una reacción puede clasificarse en más de una de las clasificaciones anteriores según las circunstancias. Por ejemplo, la reacción de yodato-ácido arsénico puede ser una reacción de reloj de agotamiento de sustrato, una reacción de reloj impulsada por autocatálisis y una reacción de reloj loco.
Ejemplos
Un ejemplo de ello son las reacciones de reloj de yodo , en las que se mezcla una especie de yodo con reactivos redox en presencia de almidón. Después de un tiempo, aparece de repente un color azul oscuro debido a la formación de un complejo de triyoduro-almidón .
Se pueden añadir 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 . [5]
Véase también
Referencias
- ^ Wright, Stephen W. (1 de enero de 2002). "Tic-tac, un reloj de vitamina C". Revista de educación química . 79 (1): 40A. doi :10.1021/ed079p40.
- ^ abcd Horváth, Atila K.; Nagypál, István (23 de febrero de 2015). "Clasificación de reacciones de reloj". ChemPhysChem . 16 (3): 588–594. doi :10.1002/cphc.201402806. PMID 25425415.
- ^ Xu, L.; Horváth, AK (2014). "Un posible candidato para ser clasificado como una reacción de reloj impulsada por autocatálisis: cinética de la reacción pentationato-yodato". Journal of Physical Chemistry . 118 (32): 6171–6180. Bibcode :2014JPCA..118.6171X. doi :10.1021/jp5057573. PMID 25068832.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ Valkai, L.; Csekő, G.; Horváth, AK (2015). "Comportamiento de reloj loco inducido por falta de homogeneidad inicial en la reacción de ácido yodato-arsenioso en un medio tamponado en condiciones de lote agitado". Phys Chem Chem Phys . 17 (34): 22187–22194. Bibcode :2015PCCP...1722187V. doi :10.1039/c5cp02572a. PMID 26239390.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ Briggs, Thomas S.; Rauscher, Warren C. (1 de julio de 1973). "Un reloj de yodo oscilante". Revista de Educación Química . 50 (7): 496. Bibcode :1973JChEd..50..496B. doi :10.1021/ed050p496. ISSN 0021-9584.
