Analisi chimiche per i beni culturali
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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
