Reazioni oscillanti

Lo studio delle reazioni oscillanti è una delle aree più affascinanti della Chimica. Nelle reazioni oscillanti si verificano variazioni periodiche, sia temporali sia spaziali, della concentrazione degli intermedi di reazione e di quella dei catalizzatori. Quando, attorno agli anni '50, una reazione oscillante (detta poi reazione di Belou- sov-Zhabotinskii) fu descritta in dettaglio, tale scoperta suscitò tante perplessità al punto da non essere riconosciuta. Ciò perché il verificarsi di oscillazioni nelle concentrazioni appariva in contrasto con il secondo principio della termodinamica.In seguito, llya Prigogine e collaboratori, nello sviluppare la termodinamica dei sistemi lontani dall'equilibrio, hanno dimostrato che tale contrasto non esiste e ciò ha condotto a intraprendere numerosissime ricerche sui sistemi chimici e biochimici che presentano andamenti oscillanti.Tali ricerche hanno fra l'altro permesso di stabilire in quali condizioni in un sistema chimico si possono verificare oscillazioni nelle concentrazioni degli intermedi e dei catalizzatori.
Innanzitutto, si possono osservare oscillazioni solo se il sistema è lontano dall'equilibrio.Da ciò deriva il fatto che reazioni oscillanti sono di solito osservate in sistemi aperti, dove cioè l'energia e/o la massa del sistema è continuamente rinnovata dall'esterno. Un'altra caratteristica è che il sistema possa esistere in due stadi diversi; il passaggio periodico dall'uno all'altro stadio è determinato dal raggiungimento di una concentrazione massima o minima di un intermedio di reazione. Infine, il meccanismo di reazione deve comprendere stati autocatalitici o autoinibitori.
L’interpretazione del meccanismo di queste reazioni costituisce un aspetto molto attraente anche dal punto di vista modellistico in quanto la variazione della concentrazione delle diverse specie può avvenire, in alcuni casi, in modo molto complesso, con alti livelli di non linearità e in maniera caotica. Alcune reazioni oscillanti possono, comunque, essere utilizzate a scopo dimostrativo in quanto, se la variazione della concentrazione dei componenti è accompagnata da cambiamenti di colore, le oscillazioni possono essere facilmente osservate.
Vengono qui presentate due diverse reazioni oscillanti: quella di Briggs-Rauscher, nota come pendolo chimico, e quella di Belousov-Zhabotinskii, in due differenti versioni.

Bibliografia essenziale sulle reazioni oscillanti:
H.M. Cartwright e H.A. Farley, Why do some reactions oscillate, «Education in Chemistry», Marzo 1989, pp. 46-48.
R. Cervellati, Una panoramica sul sistema chimico oscillante di Belousov-Zhabotinskii, «Chimica nella Scuola», XVI (3) 1994, pp. 72-77.
R. Cervellati, Le reazioni chimiche oscillanti. Una introduzione, CLUEB, Bologna 1996.
I.R. Epstein, Patterns in time and space generated by chemistry, «Chemical and En- gineering News», 30 Marzo 1987, pp. 24-36.