Kemijski sat je scenarij u kojem reagirajući kemijski spojevi dovode do iznenadnog, vidljivog događaja nakon vremenskog odgoda koji se može postaviti relativno precizno podešavanjem koncentracija reaktanata. Često je događaj označen promjenom boje, ali može poprimiti neki drugi oblik, kao što je proizvodnja plina koji uzrokuje šumenje. U nekim slučajevima, promjena je ciklična i uključuje rješenje koje se povremeno mijenja između dva ili više stanja, obično označenih različitim bojama.
Jedan od najjednostavnijih kemijskih satova poznat je kao reakcija “jodni sat”. Dvije bezbojne otopine se pomiješaju i nakon stanke dobivena otopina naglo postaje tamnoplava. U najčešćoj verziji pokusa, jedna otopina sadrži razrijeđenu smjesu sumporne kiseline i vodikovog peroksida, a druga mješavinu kalijevog jodida, škroba i natrijevog tiosulfata. Prilikom miješanja otopina, elementarni jod se oslobađa iz kalijevog jodida, ali ga brža reakcija između joda i natrijevog tiosulfata pretvara u bezbojne jodidne ione. Kada se potroši sav tiosulfat, jod može reagirati sa škrobom i proizvesti tamnoplavi spoj.
Ciklične, ili oscilirajuće, kemijske reakcije sata su posebno fascinantne. Obično se kemijska reakcija odvija u jednom smjeru sve dok se ne postigne ravnotežna točka. Nakon toga, daljnja promjena neće se dogoditi bez intervencije nekog drugog čimbenika, kao što je promjena temperature. Oscilirajuće reakcije u početku su bile zbunjujuće jer se činilo da prkose ovom pravilu spontano se udaljavajući od ravnoteže i opetovano vraćajući tamo. U stvarnosti, cjelokupna reakcija ide prema ravnoteži i tamo ostaje, ali u tom procesu koncentracija jednog ili više reaktanata ili međuproizvoda varira ciklički.
U idealiziranom oscilirajućem kemijskom satu postoji reakcija koja stvara proizvod i druga reakcija koja koristi taj proizvod, pri čemu koncentracija proizvoda određuje koja se reakcija odvija. Kada je koncentracija niska, dolazi do prve reakcije, stvarajući više proizvoda. Povećanje koncentracije proizvoda, međutim, pokreće drugu reakciju, smanjuje koncentraciju i potiče prvu reakciju. To rezultira ciklusom u kojem dvije kompetitivne reakcije određuju koncentraciju proizvoda, što zauzvrat određuje koja će se reakcija odvijati. Nakon nekoliko ciklusa, smjesa će postići ravnotežu i reakcije će se zaustaviti.
Jedan od prvih cikličkih kemijskih satova promatrao je William C. Bray 1921. godine. On je uključivao reakciju vodikovog peroksida i jodatne soli. Istraživanje Braya i njegovog učenika Hermanna Liebhafskyja pokazalo je da se redukcija jodata u jod s proizvodnjom kisika i oksidacija joda natrag u jodat odvija na periodičan način s cikličkim vrhovima proizvodnje kisika i koncentracije joda. Ovo je postalo poznato kao reakcija Bray-Liebhafskyja.
U 1950-im i 1960-im godinama, biofizičari Boris P. Belousov i kasnije Anatol M. Zhabotinsky istraživali su još jednu cikličku reakciju koja uključuje periodičnu oksidaciju i redukciju cerijeve soli, što je rezultiralo oscilirajućim promjenama boje. Ako se reakcija Belousov-Zhabotinsky, ili BZ, izvodi pomoću tankog sloja kemijske smjese, vidi se izvanredan učinak, s malim lokalnim fluktuacijama u koncentracijama reaktanata koji dovode do pojave složenih uzoraka spirala i koncentričnih krugova. Kemijski procesi koji se odvijaju vrlo su složeni i uključuju čak 18 različitih reakcija.
Znanstveni instruktori Thomas S. Briggs i Warren C. Rauscsher, koristeći gore navedene reakcije kao osnovu, stvorili su zanimljiv oscilirajući kemijski sat u tri boje 1972. Briggs-Rauscherova reakcija sadrži otopinu koja se povremeno mijenja od bezbojne do svijetlosmeđe do tamno plava. Ako se pažljivo postavi, može proći 10-15 ciklusa prije nego što se uspostavi ravnotežu u tamnoplavoj boji.
Neobičan kemijski sat koji uključuje promjene oblika, a ne boje je reakcija srca koja kuca živa. Kap žive doda se otopini kalij-dikromata u sumpornoj kiselini, a zatim se blizu žive stavi željezni čavao. Na kapi se stvara film živinog I sulfata, koji smanjuje površinsku napetost i uzrokuje njeno širenje i dodirivanje željeznog nokta. Kada se to dogodi, elektroni iz nokta smanjuju živin I sulfat natrag u živu, vraćajući površinsku napetost i uzrokujući ponovno kontrakciju mrlje, gubeći kontakt s noktom. Proces se ponavlja mnogo puta, što rezultira cikličkom promjenom oblika.
Kemijske reakcije sata su područje istraživanja u tijeku. Ciklične ili oscilirajuće reakcije posebno su od velikog interesa za proučavanje kemijske kinetike i samoorganizirajućih sustava. Nagađalo se da su reakcije ovog tipa mogle biti uključene u nastanak života.