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
L’obiettivo del corso è di fornire al futuro storico dell’arte o conservatore una
minima capacità di lettura fisico-chimica del manufatto artistico
consentendogli di districarsi attraverso le molteplici metodologie analitiche
atte al riconoscimento dei materiali costituenti l’oggetto studiato. Data la
brevità del corso, solo le metodologie principali saranno affrontate e discusse
comparativamente
Parte monografica sul colore e sui pigmenti.
note sull’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 sui beni
artistici e archeologici sono rivolte
principalmente alla caratterizzazione dei
materiali e delle tecniche di lavorazione.
• Nelle analisi chimiche nell’ambito degli
studi sui beni artistici è importante che la
tecnica utilizzata sia il meno distruttiva
possibile o meglio ancora completamente
non distruttiva.
• La scelta del metodo di 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
Metodi NON invasivi : il manufatto non
viene toccato fisicamente (ma può essere
impiegata della radiazione).
Metodi NON distruttivi : non si distrugge il
manufatto indagato e neanche il campione
eventualmente prelevato che rimane
disponibile per ulteriori analisi.
Campione
(manufatto
o parte di
esso)
fascio di particelle o di
radiazione
rivelatore
segnale
1000
Si
Lapislazzuli
Conteggi
800
600
Al
400
S
200
Ca
Na
K
0
spettro di energia
La struttura della materia
corpi
molecole
atomi (nucleo di p, n; orbitali di e-)
particelle subatomiche (e-, p, n, quark, ...)
gli elementi chimici e la Tavola Periodica
L’atomo
ATOMO
• Elemento
• Analisi elementare
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
Tipi di legami fra 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.
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
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 )
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
