В застывшем слое желатины протекала обменная реакция между дихроматом калия K>2Cr>2O>7 и нитратом серебра AgNO>3 с образованием дихромата серебра Ag>2Cr>2O>7 красно-бурого цвета:
K>2Cr>2O>7 + 2AgNO>3 = Ag>2Cr>2O>7↓ + 2KNO>3
с отложением его кристаллического осадка в виде концентрических колец. При диффузии (постепенном проникновении) нитрата серебра в студень на каком-то расстоянии от центра капли образуется пересыщенный раствор Ag>2Cr>2O>7 и начинается кристаллизация этой малорастворимой соли. В процессе выпадения осадка к месту роста кристаллов подтягиваются находящиеся вблизи дихромат-ионы, благодаря чему вокруг кольца с осадком дихромата серебра образуется зона, свободная от дихромата калия. Диффузия AgNO>3 сквозь кольцо осадка и зону, свободную от K>2Cr>2O>7, продолжается до тех пор, пока ионы серебра Ag>+ не подойдут к участкам желатины, содержащим дихромат-ионы. В этом месте начнется образование второго красно-бурого кольца Ag>2Cr>2O>7. Затем все процессы повторяются вновь. Вся картина на желатине получила название колец Лизеганга по имени их первооткрывателя, немецкого физико-химика Р. Лизеганга.
Если смешать водные растворы триоксобромата калия и лимонной кислоты и добавить немного серной кислоты и сульфата церия, раствор начнет в строго определенные интервалы времени то принимать желтую окраску, то обесцвечиваться.
В растворе протекают «колебательные реакции», которые открыл и изучил советский химик Борис Павлович Белоусов (1893–1970). Вначале происходит окисление ионов Ce>3+ сульфата церия Ce>2(SO>4)>3 бромат-анионами BrO>3>-:
6Се>3+ + BrO>3>- + 6Н>+ = 6Се>4+ + Br>- + 3Н>2O. (1)
Из-за появления ионов Ce>4+ окраска раствора становится желтой. Затем катионы Ce>4+ окисляют лимонную кислоту (СН>2СООН)>2С(ОН)СООН в ацетондикарбоновую кислоту (CH>2COOH)>2CO
(СН>2СООН)>2С(ОН)СООН + 2Се>4+ = (CH>2COOH)>2CO + 2Се>3+ + CO>2↑ + 2Н>+ … (2)
Эта реакция вызывает обесцвечивание раствора. Появившиеся ионы Br>- тотчас же взаимодействуют с триоксоброматными ионами BrO>3>- с образованием брома Br>2, который немедленно окисляет катионы Ce>3+ :
5Br>- + BrO>3>- + 6Н>+ = 3Br>2 + 3Н>2O, (3)
2Се>3+ + Br>2 = 2Се>4+ + 2Br>-. (4)
Реакции (1), (3) и (4) протекают быстро и вызывают внезапное появление желтой окраски раствора, вызванной присутствием катионов Ce>4+ . Ритм реакций можно ускорить или замедлить, изменяя концентрации взятых реагентов и температуру.
После реакций (3) и (4) опять вступает в дело реакция (2), и все они повторяются вновь, пока не будет израсходован один из реагентов — бромат калия KBrO
