esercitazione n. 2

Laboratorio di Chimica del Restauro e della Conservazione. A.A. 2005/06

M.P. Sammartino, G. Favero, G. Visco

  Questa pagina non vuole e non puo' sostituire la lezione ed assolutamente NON puo' sostituire il laboratorio ma e' stata scritta per aiutare gli studenti ad inquadrare meglio l'esercitazione teorico/pratica.

  Che il mondo dell'arte sia e' sia stato a colori non e' scoperta di oggi, di Keith Haring o di Mondrian, ma l'arte era a colori gia' per gli uomini preistorici, per le prime civilta' cinesi o nate fra i Tigri e l'Eufrate come ci ricorda una bella mostra al Vaticano I colori del bianco gia' piu' volte citata. (le foto .JPG sono di circa 430 KBytes)

parte dei pigmenti usati per l'esercitazione

  Dato che i pigmenti sono di solito terre, ossidi o minerali percio' praticamente insolubili se vogliamo simulare la possibile dissoluzione dovuta ad un dilavamento di decenni se non di secoli bisogna fare di tutto per portare in soluzione le quantita' pesate. L'obiettivo percio' e' misurare lo spettro di assorbimento di una "soluzione" cosi' ottenuta.

  Come per una parte dell'esercitazione precedente anche in questa useremo per preparare le varie soluzioni utilizziamo non la normale acqua distillata disponibile per il Dipartimento ma la sottoponiamo ad un'ulteriore processo di purificazione.

lo strumento misura la conducibilita' dopo il passaggio attraverso le resine

  Come sapete la conducibilita' misura la quantita' di ioni presenti nella soluzione, non misura la presenza di specie non cariche come gas, sostanze organiche, ma per questo noi utilizziamo in ingresso alle resine acqua distillata (cioe' ebollizione e ricondesazione).

  Per ottenere soluzioni a concentrazione nota e' stata utilizzato il metodo della pesata diretta. Per tutti i pigmenti utilizzati sono stati pesati 55 mg da sciogliere in un litro di questa acqua.

  I matracci NON sono stati portati a volume ma "sotto al collo" per lasciar spazio all'ancoretta magnetica ed algi ultrasuoni. Questa volta non era necessaria un'accuratezza nella concentrazione in quanto con questa quantita' di certo non sara' possibile la completa dissoluzione, usiamo matracci da 200 mL in classe B.

  Nell'anno precedente abbiamo usato 10 pigmenti, troppi per una esercitazione, questa volta ne usiamo solo 4 i seguenti: Terra di Siena Naturale, Nero d'Avorio, Blu Ercolano, Rosso Cadmio Laccato. Per tutti e 4 sono stati pesati circa 50 mg/L.

  I matracci sono stati posti per un ora sotto agitazione con uno scuotitore orbitale. Poi i matracci sono stati trasferiti su di un agitatore magnetico multiplo, come in figura per tutta una notte.

i quattro pigmenti sull'agitatore magnetico multiplo

  Il giorno dopo si nota ancora del corpo di fondo praticamente in ognuno dei 4 matracci. E' necessario un altro metodo per tentare la dissoluzione; gli ultrasuoni. I matracci sono posti in un bagno ad ultrasuoni, 2 alla volta, termostatando a 30 gradi, per 30 minuti, con frequenza di 40 KHz (che produce la risonanza nei matracci).

  Dopo l'agitazione con ancoretta magnetica per 24 ore, dopo un passaggio su piastra di agitazione orbitale, dopo gli ultrasuoni sembra che ci siano ancora dei granelli sul fondo dei matracci. Si ottengono comunque la serie delle soluzioni qui presentate che dovrebbero ormai presentare la massima dissoluzione possibile.

due delle soluzioni di pigmenti, con ancora del precipitato

  E' normale i pigmenti sono di solito terre, ossidi metallici, o minerali triturati, percio' quasi insolubili in acqua distillata. Questo e' un bene in quanto una volta incorporati in affreschi o in leganti sono praticamente insolubili, pero' .....

  Ricordiamo che abbiamo prestato attenzione a vari aspetti della prova per ottenere risultati con un qualche significato. Abbiamo gia' parlato della qualita' dell'acqua distillata da usare che deve avere il minor contenuto di sali e sostanze organiche. Un parametro da controllare e' la temperatura che deve essere costante per tutta la serie di misure allo spettrofotometro, sia per il campione sia per il bianco. A tal scopo le soluzioni sono state poste vicino allo strumento la sera prima, insieme ad un matraccio pieno dell'acqua con cui sono state preparate.

Cuvette 100mm, Spectrosil QS, con apposito portacuvette

  Con lo stesso spettrofotometro, e con gli stessi parametri visti nella esercitazione 1 abbiamo ottenuto gli spettri ed i dati qui di seguito presentati.

UV-Vis, spettro comulativo dei 4 pigmenti	solo il visibile, espanso

  Senza farvi perdere tempo per leggere e confrontare i valori ecco qui di seguito una tabella dell'assorbanza dei picchi dei 4 pigmenti, con il calcolo dell'area (linea di base rifatta prima di ogni misura!).

  Facciamo alcune considerazioni:

• tutti i matracci presentavano corpo di fondo ed e' stata necessaria una doppia centrifugazione a 4.000 giri ed a 12.000 per 15 minuti per chiarificare la soluzione, certamente abbiamo raggiunto la massima solubilita' del pigmento,
• tutti e 4 gli spettri mostrano un assorbimento a 195 nm forse dovuto a qualche idrossido formatosi,
• il calcolo dell'area di tutto lo spettro UV-Vis fornisce una misura (molto indiretta ed approssimata) della solubilita',
• l'area dello spettro fra 400 ed 800 nm ci fornisce una misura del colore che e' passato in soluzione,
• il Nero d'Avorio mostra un piccolissimo assorbimento sul visibile, costante a tutte le frequenze, forse perche' e' un nero vero da carbonizzazione,
• la Terra di Siena Naturale mostra anche lei un assorbimento costante su tutte le frequenze, solo piu' elevato ma la soluzione non e' completamente limpida e comunque non si nota un colore predominante,
• colore predominante che e' ben visibile nel Rosso Cadmio Laccato che con l'assorbimento a 413 nm e con quello piu' importante a 507 nm mostra il suo vero colore,
• una sorpesa e' il Blu Ercolano che mostra due assorbimenti di altezza simile a 614 e 712nm, cioe' un colore blu chiaro pero' composto da due assorbimenti,
• il colore della soluzione (centrifugata) e' invisibile ad occhio e solo le cuvette da 100 mm permettono di apprezzarlo,
• il colore della polvere andrebbe valutato con spettroscopia UV-Vis in riflessione e poi lo spettro comparato (tenendo conto del cerchio cromatico complementare, J. Itten) con lo spettro in soluzione,
• i pH delle soluzioni sono tutti neutri e non mostrano percio' idrolisi acida o basica, fa un poco eccezione il Rosso Cadmio Laccato, perche'?

  E per finire sembra che i pigmenti un pochino siano solubili se disciolti da soli in acqua distillata e il fenomeno di dilavamento e' possibile anche se mitigato dal supporto e dalle reazioni chimiche con esso. Quanto fatto non basta pero' per fare una misura quantitativa.

     
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