Zhabotinsky
Hasta hace pocos años en la química se consideraba que no existía esta posibilidad; cualquier mezcla de sustancias inorgánicas participantes en una reacción que diera muestras de oscilaciones periódicas, se consideraba que violaba las leyes de la naturaleza. Se daba como seguro que las reacciones químicas siempre discurren en un sentido, hasta que se consuman los productos reaccionantes o se alcance el equilibrio.
Reacciones químicas oscilantes
Sin embargo ya en el siglo XIX se observaron reacciones químicas oscilantes, que se intentaron justificar a la corrosión o formación de películas en el transcurso de las reacciones. Pero desde hace unos 30 años se ha llegado a descubrimientos que permiten explicar la existencia de reacciones químicas oscilantes.
En el siglo XIX el físico alemán Rudolf Clausius (1822-1888) estableció la segunda ley de la termodinámica, que de forma sencilla se puede expresar como que la entropía o desorden del universo siempre tiende a incrementarse (la energía libre se disipa). Aplicada a las reacciones, se puede enunciar como ?un sistema químico debe aproximarse continuamente hacia un estado final de equilibrio, siempre que no se añada energía o masa?.
En 1921 William C. Bray (1879-1946) de la Universidad de Berkeley (California EE.UU.), investigando el comportamiento como catalizador del iodato (ion del yodo oxidado), en la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en agua y oxígeno, descubrió que la velocidad de producción de oxígeno y la concentración de yodo en la disolución, cambiaban de forma periódica.
Termodinámica irreversible
A lo largo de los 50 años posteriores nadie se percató de que estas oscilaciones podrían tener un significado, y se dijo que se debían a contaminación de polvo. En 1958 el químico ruso B. P. Belousov observó que si se disolvía bromato potásico en agua con ácido cítrico y ácido sulfúrico y una sal de cerio, el color de la mezcla cambiaba periódicamente de incoloro a amarillo pálido.
El ruso Ilya Prigogine (1917-2003), de la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica) advirtió que la termodinámica de Clausius requería que los sistemas se encontraran aislados de su entorno y que estuvieran cerca de su estado de equilibrio. De manera que fue necesario el desarrollo de una termodinámica de los procesos irreversibles, recibiendo Prigogine, por sus trabajos, el premio Nobel de Química en 1977.
En los fenómenos que están lejos del equilibrio surgen nuevos hechos del tipo conocido como estructuras disipativas, cuya principal característica es la presencia de oscilaciones periódicas. En el caso de las reacciones químicas antes citadas, las oscilaciones periódicas se dan en las concentraciones de las especies intermedias de la reacción química, pero no en los reactivos iniciales ni en los productos finales.
Reacciones ZB
El trabajo de Belousov llegó, transcurridos algunos años, a A. M. Zhabotinsky del Instituto de Biofísica en Moscú (Rusia). Mediante la sustitución del cerio por hierro, logró un color azul rojizo dando lugar a una mejor percepción de las oscilaciones. Zhabotinsky logró otros resultados sorprendentes, como la aparición de puntitos azules que crecían formando unas estructuras en forma de anillos.
Este tipo de reacciones se denominó de BZ, en honor de Belousov y de Zhabotinsky. Junto con la termodinámica irreversible lograron un gran desarrollo a partir de finales de la década de los 60 del siglo pasado, dando lugar a muchas variaciones de la reacción BZ.
El mecanismo de estas reacciones fue propuesto por Richard M. Noyes de la Universidad de Oregón (EE.UU.) junto con Richard Field y Entre Körös, en 1972 se disponía de un esquema con 18 pasos elementales con 20 especies químicas involucradas, capaces de explicar la reacción BZ.
