ANALISI CHIMICHE PER I BENI
CULTURALI
Nicola Ludwig
ricevimento: in via Noto giovedì dopo lezione
[email protected]
Istituto di Fisica Generale Applicata, via Celoria 16
Programma
Obbiettivo del corso è fornire all’esperto di beni culturali
(conservatore o studioso) una minima capacità di lettura materica
del manufatto artistico.
Basi di struttura della materia (atomi, molecole, strutture, radiazioni
elettromagnetiche) per districarsi attraverso le molte metodologie
analitiche. Solo le metodologie principali saranno affrontate e
discusse comparativamente.
Parte monografica sul colore e sui pigmenti.
esame:
TEST di autovalutazione attraverso il quale lo studente decide se
presentarsi all’esame orale.
Nessuna distinzione fra frequentanti e non
La chimica analitica per i beni culturali
• Le analisi di tipo chimico e fisico su beni
artistici/archeologici sono rivolte principalmente alla
caratterizzazione dei materiali e delle tecniche di
lavorazione.
• Studi di provenienza=> datazioni indirette.
conservazione/restauro
•
Due ambiti di indagine:
studio
• La scelta dell’analisi dipende dal tipo e dalla quantità di
campione che si può analizzare e dal tipo di informazioni
che si vogliono ottenere.
TIPOLOGIA DI ANALISI
• Nelle analisi chimiche applicate ai BC è
importante che la tecnica utilizzata sia il
meno distruttiva possibile o, meglio ancora,
completamente non distruttiva.
Metodi NON invasivi : il manufatto non viene
toccato fisicamente (ma può essere
impiegata della radiazione).
analisi
Invasive
Non invasive
Non distruttive
Metodi NON distruttivi : non si distrugge il
manufatto indagato e neanche il campione
eventualmente prelevato che rimane
disponibile per ulteriori analisi.
Microdistruttivi
Trasportabili/da laboratorio.
Distruttive
Microdistruttive
TIPO DI INTERAZIONE NON DISTRUTTIVA
CON IL CAMPIONE
Campione
(manufatto
o parte di
esso)
fascio di particelle o di
radiazione
rivelatore
Si
Lapislazzuli
800
Conteggi
segnale
1000
600
Al
400
S
200
Na
Ca
K
0
spettro di energia
• COS’È UNO SPETTRO:
2000
XRF su un vetro
Ag (scattering)
1800
1600
CPS
1400
1200
1000
800
600
400
Pb
Zn
Fe
200
Sr
Zr
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Energy (KeV)
• (chiedere/si:) indicazione di ascissa, ordinata e u.d.m.,
sensibilità-risoluzione, ...
LA STRUTTURA DELLA
MATERIA
CORPI
DIMENSIONI
MOLECOLE
ATOMI
(nucleo di p, n; orbitali di e-)
particelle subatomiche
gli elementi chimici e la Tavola Periodica
L’atomo
ATOMO
• Elemento
• Analisi elementare
O
LE
C
NU
ELETTRONI
Schema banale della struttura atomica
MOLECOLA
• Composto
• Analisi molecolare e dei composti
• Massa atomica e molecolare
• Composto organico
• Composto inorganico
• Analisi qualitativa
• Analisi quantitativa
Rappresentazione della molecola del benzene
La tavola periodica degli elementi
GAS
METALLI
Le molecole
Principali tipi di legami che formano molecole
Covalente: due o più atomi mettono in compartecipazione degli
elettroni esterni (Chimica organica del carbonio).
Ionico (cristalli). Gli atomi si ionizzano (+ e –), cedendo uno o più
elettroni l’un l’altro. La coppia di atomi, fortemente caricata
elettricamente, rimane legata.
Metallico: si forma un reticolo nel quale gli elettroni più esterni di
tutti gli atomi sono liberi di muoversi in tutto il solido (conduzione
elettrica e termica).
Legami deboli (ponte idrogeno). Sono legami fra molecole
polarizzate tipiche p.es. dei liquidi.
LEGAMI MOLECOLARI
determinano le proprietà ottiche dei
materiali.
ONDE ELETTROMAGNETICHE
λ
campo
elettrico
campo
magnetico
direzione di
propagazione
λ= lunghezza d’onda (distanza fra due punti nello spazio in cui l’onda assume gli stessi valori.
ν = frequenza (quante volte in un secondo l’onda si ripete uguale)
lunghezza d’onda λ e frequenza ν sono inversamente
proporzionali, il loro prodotto dà la velocità della luce c:
λν = c
Energia ( E = hν )
RADIAZIONI E MATERIA
lunghezza d’onda
λ (m)
10-11
10-10
10-9
1Å
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
1 μm
1 nm
10-3
10-2
10-1
1
10
102
103
1 mm
energia
1 MeV
1 keV
1 eV
Regioni spettrali
RAGGI X
eccitazione
nucleare e
atomica
transizioni
elettroni
interni
Processi fisici coinvolti
ULTRAVIOLETTO
transizioni
elettroni
esterni
VISIBILE
RAGGI γ
INFRAROSSO
vibrazioni
molecolari
(bending, stretching)
MICROONDE
rotazioni
molecolari
ONDE RADIO
risonanza
spinelettrone
risonanza
magnetica
nucleare
LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO
frequenza
ν (Hz)
1019
1018
1017 1016
1015
1014
numero d’onda (cm-1)
1013
1000
10-11 10-10
lunghezza d’onda
λ (m)
10-9
1Å
10-8
10-7
10-6
10-5
1012
1011
100
10
10-4
10-3
1 μm
1 nm
1010
10-2
108
109
10-1
1
107
10
106
102
105
103
1 mm
regioni
INFRAROSSO
MICROONDE
ONDE RADIO
lunghe
medie
corte
estremo
lontano
medio
vicino
vicino
lontano
E-VHF
UV
RAGGI X
VISIBILE
RAGGI γ
IR
estremo
IR
lontano
IR
medio
IR
vicino
15 μm
6 μm
3 μm
rossi
aranci
gialli
verdi
750 nm
600
500
450 blu
violetti
380
nm
λ
TESTI CONSIGLIATI:
(in ordine di complessità)
•
1۩
Le analisi di laboratorio applicate ai beni artistici policromi. L. Apollonia, S.
Volpin: Patron.editore Fotocopie autorizzate distribuite dalla CUEM , via Festa del
Perdono. pp 14-86
•
2۩
•
3۩
Analisi non invasive per le opere d’arte. Casi esemplari e repertorio
iconografico, G. Poldi, G. C.F. Villa, CUEM, Milano 2004, pp. 6-14, 31-45, 168-179.
•
4۩
Chimica per l’arte. L.Campanella et al. Zanichelli 2007 parte sulle tecniche di
analisi pp.18-42 e per chi vuole approfondire la parte sui pigmenti pittorici pp 43-156
•
5۩
Slide delle lezioni : contattare il docente
Misurare il colore. C.Oleari Hoepli-Milano 1998 (esaurito fino a feb 2008)
