Cheminis laikrodis yra scenarijus, kai reaguojantys cheminiai junginiai sukelia staigų, pastebimą įvykį po laiko uždelsimo, kurį galima palyginti tiksliai nustatyti koreguojant reaguojančių medžiagų koncentracijas. Dažnai apie įvykį nurodo spalvos pasikeitimas, tačiau jis gali pasireikšti ir kitokiu pavidalu, pavyzdžiui, dujų susidarymas, sukeliantis putojimą. Kai kuriais atvejais pokytis yra cikliškas ir apima sprendimą, kuris periodiškai persijungia tarp dviejų ar daugiau būsenų, dažniausiai pažymėtų skirtingomis spalvomis.
Vienas iš paprasčiausių cheminių laikrodžių yra žinomas kaip “jodo laikrodžio” reakcija. Sumaišomi du bespalviai tirpalai ir po pauzės gautas tirpalas staiga pasidaro tamsiai mėlynas. Dažniausiame eksperimento variante viename tirpale yra praskiestas sieros rūgšties ir vandenilio peroksido mišinys, o kitame – kalio jodido, krakmolo ir natrio tiosulfato mišinys. Maišant tirpalus, iš kalio jodido išsiskiria elementinis jodas, tačiau greitesnė jodo ir natrio tiosulfato reakcija paverčia jį atgal į bespalvius jodido jonus. Kai išnaudojamas visas tiosulfatas, jodas gali reaguoti su krakmolu ir sudaryti tamsiai mėlyną junginį.
Ciklinės arba svyruojančios cheminės laikrodžio reakcijos yra ypač patrauklios. Paprastai cheminė reakcija vyksta viena kryptimi, kol pasiekiamas pusiausvyros taškas. Po to jokie kiti pokyčiai neįvyks be kito veiksnio, pavyzdžiui, temperatūros pasikeitimo, įsikišimo. Svyruojančios reakcijos iš pradžių buvo gluminančios, nes atrodė, kad jos nepaisė šios taisyklės spontaniškai toldamos nuo pusiausvyros ir pakartotinai ten grįždamos. Tiesą sakant, bendra reakcija vyksta link pusiausvyros ir ten išlieka, tačiau proceso metu vienos ar kelių reagentų arba tarpinių produktų koncentracija kinta cikliškai.
Idealizuotame svyruojančiame cheminiame laikrodyje vyksta reakcija, kuri sukuria produktą, ir kita reakcija, kuri naudoja šį produktą, o produkto koncentracija lemia, kuri reakcija vyksta. Kai koncentracija maža, įvyksta pirmoji reakcija, gaminant daugiau. Tačiau produkto koncentracijos padidėjimas sukelia antrąją reakciją, sumažindama koncentraciją ir paskatindama įvykti pirmąją reakciją. Dėl to susidaro ciklas, kurio metu dvi konkuruojančios reakcijos nustato produkto koncentraciją, o tai savo ruožtu lemia, kuri reakcija įvyks. Po kelių ciklų mišinys pasieks pusiausvyrą ir reakcijos sustos.
Vieną pirmųjų ciklinių cheminių laikrodžių 1921 m. pastebėjo William C. Bray. Jame įvyko vandenilio peroksido ir jodato druskos reakcija. Bray ir jo mokinio Hermanno Liebhafsky tyrimas parodė, kad jodato redukcija į jodą, gaminant deguonį, ir jodo oksidacija atgal į jodatą vyko periodiškai su cikliškais deguonies gamybos ir jodo koncentracijos smailėmis. Tai buvo žinoma kaip Bray-Liebhafsky reakcija.
XX amžiaus šeštajame ir šeštajame dešimtmečiuose biofizikai Borisas P. Belousovas, o vėliau Anatol M. Zhabotinsky ištyrė kitą ciklinę reakciją, apimančią periodišką cerio druskos oksidaciją ir redukciją, dėl kurios pasikeičia spalva. Jei Belousovo-Žabotinskio arba BZ reakcija atliekama naudojant ploną cheminio mišinio sluoksnį, pastebimas nuostabus efektas – nedideli vietiniai reagentų koncentracijos svyravimai lemia sudėtingų spiralių ir koncentrinių apskritimų modelių atsiradimą. Vykstantys cheminiai procesai yra labai sudėtingi, apimantys net 1950 skirtingų reakcijų.
Mokslo instruktoriai Thomas S. Briggsas ir Warrenas C. Rauscsheris, remdamiesi aukščiau pateiktomis reakcijomis, 1972 m. sukūrė įdomų trijų spalvų vibruojantį cheminį laikrodį. Briggs-Rauscher reakcija pasižymi tirpalu, kuris periodiškai keičiasi iš bespalvio į šviesiai rudą tamsiai mėlyna. Jei nustatoma atsargiai, gali praeiti 10–15 ciklų, kol jis nusistovi į tamsiai mėlynos spalvos pusiausvyrą.
Neįprastas cheminis laikrodis, kuriame keičiasi forma, o ne spalva, yra gyvsidabrio plakimo širdies reakcija. Lašas gyvsidabrio įlašinamas į kalio dichromato tirpalą sieros rūgštyje, o po to prie gyvsidabrio uždedamas geležinis vinys. Ant lašo susidaro gyvsidabrio I sulfato plėvelė, sumažinanti paviršiaus įtempimą, todėl ji išsiskleidžia ir liečiasi su geležine vinimi. Kai taip atsitinka, elektronai iš nago sumažina gyvsidabrio I sulfatą atgal į gyvsidabrį, atkuria paviršiaus įtampą, dėmė vėl susitraukia ir praranda ryšį su nagu. Procesas kartojasi daug kartų, todėl cikliškai keičiasi forma.
Cheminio laikrodžio reakcijos yra nuolatinių tyrimų sritis. Ypač ciklinės arba svyruojančios reakcijos kelia didelį susidomėjimą cheminės kinetikos ir savaime besiorganizuojančių sistemų tyrimuose. Spėjama, kad tokio tipo reakcijos galėjo būti susijusios su gyvybės atsiradimu.