Il colore nella pittura: la chimica di pigmenti e coloranti

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1 Il colore nella pittura: la chimica di pigmenti e coloranti Dr. Costanza Miliani, CNR-ISTM Dip. di Chimica Università degli Studi di Perugia: contatto miliani@thch.unipg.it tel

2 Argomenti delle lezioni 1. Struttura stratigrafica di un dipinto 2. Interazione tra luce e superficie pittorica 3. Principali classi di pigmenti 4. Metodi di studio dei dipinti (FT-IR, Raman) 5. I processi di alterazione dei pigmenti 6. Principali classi di coloranti 7. Principi chimici nel restauro dei dipinti murali

3 1. Struttura stratigrafica di un dipinto Schema generale Pittura murale Pittura su tavola e tela

4 Schema generale SUPPORTO: parete, tavola lignea, tela, carta, ceramica, metallo PREPARAZIONE : di colore bianco, rende la superficie idonea a ricevere i pigmenti STRATO PITTORICO: sospensione di pigmenti/coloranti in un medium trasparente (il legante) VERNICE: film trasparente con funzione protettiva ed estetica

5 Le principali tecniche pittoriche Pitture murale a fresco Pittura murale a secco Pittura su tavola a tempera o olio Pittura su tela a tempera o olio Miniatura Acquarello

6 Cosa caratterizza le tecniche pittoriche?

7 Pittura murale: il supporto rupestri direttamente sulla roccia supporto su muro di mattoni di argilla su muro con strato di intonaco

8 Pittura murale: preparazione Strato pittorico (pochi micron) intonachino arriccio Legante: CaCO 3 Inerte: sabbia o marmo

9 JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 36 (2001) Characterization of mural paintings from Cacaxtla Osservazione al SEM (BSE)

10 Mappa SEM (EDX)

11 Pittura murale: TECNICA AD AFFRESCO Carbonatazione della calce Ca(OH) 2 +CO 2 =CaCO 3 +H 2 O CaCO 3 +T = CaO + CO 2 CaO + H 2 O=Ca(OH) 2 +H 2 O calce viva calce spenta arrostimento spegnimento

12 Pittura murale: TECNICA A SECCO Legante: materiale proteico Legante: acqua di calce Il pigmento viene steso sull`intonachino secco (carbonatato) e fissato con l`ausilio di un legante (olii siccativi, proteine, acqua di calce) N.B. Acqua di calce =soluzione satura di Ca(OH) 2 (0.16% a 20C)

13 Pittura murale: TECNICA A SECCO Osservazione al SEM (BSE)

14 PITTURA SU TAVOLA/TELA vernice strato pittorico strato pittorico imprimitura preparazione Legante: polimeri organici naturali Strato pittorico: sospensione di pigmenti nel legante

15 Osservazione al SEM (BSE)

16 La preparazione a gesso e colla CaSO 4 2H 2 O Una descrizione dettagliata di come preparare con gesso e colla un pannello ligneo da dipingere si trova nel libro dell arte di Cennino Cennini, che vi dedica più capitoli: cap. CXVII Come s ingessa una ancona di gesso sottile, e a che modo si tempera, cap. CXVIII Come si può ingessare di gesso sottile, none avendo ingessato prima di gesso grosso, cap. CXXI Si come si de radere il gesso sottile su per li piani, e a che è buona la detta raditura. La ripresa di micro profilometria laser effettuata sulla pala di Monteripido mostra una lacuna degli strati superficiali di gesso sottile, dello spessore di circa 100 micron. La superficie mostra i solchi paralleli delle spatolate, mentre quella degli strati profondi (gesso grosso) resta liscia. Il fatto che le tracce di spatolate appaiano discontinue e non siano mai incrociate o sovrapposte sembra indicare che tale trattamento non è stato realizzato in maniera omogenea su tutta la superficie ma, probabilmente, solo per rimuovere grumi localizzati.

17 L`imprimitura L impermeabilizzazione della preparazione a gesso e colla, essenziale nei dipinti ad olio su tavola, poteva essere fatta mediante l applicazione di più mani di colla animale (collatura), oppure mediante la stesura di un primo strato pittorico ad olio di colore omogeneo, chiamato imprimitura. Inizialmente tale strato era costituito da bianco di piombo (biacca) e olio di lino, ma verso la fine del XV secolo iniziano a comparire anche imprimiture colorate Nella sezione stratigrafica del manto verde del pannello Santo con la spada del polittico di Sant Agostino (Louvre) si osserva una imprimitura (1) a base di bianco di piombo (biacca) e giallo di piombo e stagno (giallolino). Lo strato successivo (2) e una miscela di biacca, giallolino e acetato di rame (verdigris) sopra il quale è steso uno strato trasparente di resinato di rame (3). Conviene far prima una mestica di colori seccativi, come biacca, giallolino, terre da campane, mescolati tutti in un corpo, e un color solo, e quando la colla è secca impiastrarla su per la tavola, il che molti chiamano l'imprimitura. & poi batterla con la palma della mano tanto ch'ella venga egualmente unita, e distesa per tutto. Vasari, cap. XXI (Del dipingere a olio, in tavola e su tele)

18 2. Interazione tra luce e superficie pittorica I i I t I r 1. Riflessione 2. Rifrazione 3. Assorbimento I a I i = I r + I t + I a

19 Riflessione speculare Se la superficie del corpo è liscia (ad esempio uno specchio o una superficie metallica lucidata), allora la riflessione, nel caso ideale, è di tipo speculare e segue la seguente legge: "il raggio riflesso giace sul medesimo piano formato dal raggio incidente e dalla normale al piano di incidenza; l angolo fra il raggio incidente e la normale ha la medesima ampiezza di quello formato fra la normale e il raggio riflesso cioè: angolo di incidenza uguale ad angolo di riflessione ( α i = α r ).

20 Riflessione diffusa Se la superficie del corpo è scabra (ad esempio un foglio bianco o la superficie intonacata), allora la luce viene riflessa in modo diffuso e, nel caso ideale, segue la legge di Lambert: "la luce viene riflessa in tutte le direzioni con intensità che decresce secondo il coseno a partire dalla normale e indipendente dall angolo di incidenza del raggio incidente I(α)=I(0)cos(α) La riflessione diffusa viene spesso indicata semplicemente con il termine di diffusione.

21 Rifrazione Il raggio incidente, il raggio trasmesso e quello normale al piano di incidenza giacciono sul medesimo piano. Inoltre vale la seguente relazione (Legge di Snell) tra l`angolo di incidenza αi e l`angolo di rifrazione αr: sen(αi)/ sen(αr) = n n = indice di rifrazione rel. sen(α 2 )/ sen(α 1 ) = n 1 /n 2

22 sen(α 2 )/ sen(α 1 ) = n 1 /n 2 Nella pellicola pittorica l`angolo di rifrazione e` tanto piu` elevato quanto maggiore e` la differenza tra n del legante e n del pigmento. Un angolo di rifrazione elevato determina un elevato potere coprente del film pittorico. 1. Pigmenti con n elevato hanno elevato potere coprente 2. I leganti con n elevato rendono le pellicola pittorica trasparente N.B. L`olio di lino e` il legante con n piu` elevato (n = 1.48)

23 Potere coprente e indice di rifrazione NB tra i pigmenti bianchi il biossido di titanio e` quello a maggiore potere coprente.

24 3. I pigmenti Le proprietà La classificazione per gruppi funzionali La classificazione per cromia I pigmenti principali usati nell arte Le alterazioni

25 Le proprietà dei pigmenti Insolubilità nel legante Stabilità chimica Stabilità fotochimica Inerzia nei confronti di sostanze con cui devono essere mescolati

26 La classificazione per gruppo funzionale I pigmenti inorganici sono composti naturali minerali o di sintesi contenenti uno o più atomi di metallo (M). OSSIDI = M 2 O, MO, M 2 O 3 CARBONATI = MCO 3 SOLFATI = MSO 4 SOLFURI = MS, M 2 S 3 CROMATI = MCrO 4 SILICATI = M n [SiO 4 ] x

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28 La classificazione per cromia

29 BLU: azzurrite 2CuCO 3.Cu(OH) 2 S. Girolamo, B. Gozzoli, Montefalco (PG) Carbonato basico di rame E` di origine minerale e naturale. E` usato fino al XVII sec. E` usato a tempera e nella pittura murale a secco E` poco stabile

30 Esempi di azzurrite nella pittura murale a secco Perugino, Madonna di Santa Agnese Perugino, Adorazione dei Magi Trevi

31 BLU: lapislazzuli 3Na 2 OAl 2 O 3 6SiO 2 2NaS Perugino, Montefalco PG Michelangelo, Cappella Sistina Silicato di sodio e alluminio contenente solfuro E` di origine minerale e naturale. E` usato fino al XVIII sec. E` usato a tempera e nella pittura murale a fresco E` stabile

32 BLU: smaltino Perugino, Montefalco PG Vetro potassico contenente cobalto E` di origine artificiale. E` usato soprattutto nel XVII e XVIII. E` usato in tutte le tecniche E` molto stabile ma catalizza i processi di degrado dei leganti.

33 BLU: blu egizio CaOCuO4SiO 2 Vetro potassico contenente rame E` di origine artificiale. E` usato soprattutto nel periodo egizio. E` usato in tutte le tecniche E` molto stabile

34 BLU: blu di prussia Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 Verga, Perugia 1858 Ferrocianuro ferrico E` di origine artificiale E` usato a partire dalla fine del XVIII sec. E` usato in tutte le tecniche E` non e` stabile ad affresco

35 ROSSI: ematite Fe 2 O 3 Pitture rupestri Graffiti arte moderna B. Gozzoli S.Girolamo, Montefalco PG L`ossido ferrico varia il suo colore a seconda del grado di idratazione. E` di origine minerale e naturale. E` usato fin dall`antichita` E` usato in tutte le tecniche E` stabile Ocra rossa, Terra di Siena, Rosso Sinopia..

36 ROSSI: minio Pb 3 O 4 Pala di Altare di Nicolo` Liberatore detto Alunno L`ossido misto di piombo E` di origine minerale e naturale. E` usato fin dall`antichita` E` usato in prevalenza nelle tecniche a tempera e olio Tende a trasformarsi in PbO 2, marrone

37 ROSSI: cinabro HgS pittura murale del periodo romano Solfuro di mercurio E` di origine minerale e naturale. E` usato fin dall`antichita` E` usato in tutte le tecniche E` stabile, solo usato con tempera puo` scurire alla luce

38 ROSSI: rosso di cadmio CdS Solfuro di cadmio E` di origine artificiale E` usato nel restauro e nell arte moderna E` stabile, e molto fluorescente

39 GIALLI: giallo Napoli Pb 3 (SbO 4 ) 2 Antimoniato di Piombo E` di origine artificiale E` usato per i vetri fin dai tempi dei Babilonesi E` usato principalmente nei vetri, in ceramica e nelle tecniche ad olio. E` molto stabile

40 GIALLI: giallo di stagno Pb 2 SnO 4 Perugino, Montefalco PG Stannato di Piombo E` di origine artificiale E` usato per i vetri fin dai tempi dei Babilonesi E` usato principalmente nei vetri, in ceramica e nelle tecniche ad olio. E` molto stabile

41 GIALLI: Massicot PbO Monossido di Piombo (Litargirio) E` di origine naturale E` usato per i vetri fin dai tempi dei Babilonesi E` usato principalmente nei vetri, in ceramica e nelle tecniche ad olio. E` mediamente stabile

42 GIALLI: orpimento As 2 S 3 Trisolfuro di arsenico E` naturale minerale o artificiale dopo il XVIII E` usato per tempera principalmente miniature E` incompatibile con pigmenti a base di rame e piombo

43 Verdi: malachite CuCO 3 Cu(OH) 2 Perugino, Montefalco PG Carbonato di rame E` naturale minerale Usato fino al XIX E` usato per tutte le tecniche, a secco su pittura murale E` stabile ma solubile in ambiente acido/basico

44 Verdi: terra verde FeO Perugino, Montefalco PG Silico alluminati contenenti ossido ferroso E` naturale minerale Usato dall`antichita`fino al XIX E` usato soprattutto per le tecniche ad affresco, sottofondo per gli incarnati (verdaccio) E` molto stabile

45 Esempio dell utilizzo della terra verde come verdaccio FeO

46 Verdi: resinato di rame Pellicola pittorica: resinato Imprimitura: biacca e giallolino Preparazione: gesso e colla Resina naturale contenente rame E` di sintesi Usato fino dal VIII fino alla meta` del XVI E` usato per le tecniche su tela e tavola E` instabile e tende a scurirsi per fotodecomposizione

47 Verdi: verdigris Cu(CH 3 -COO) 2 2Cu(OH)2 Acetato di rame E` di sintesi Usato fino da epoca Romana fino al XIX sec. E` usato per le tecniche a olio E` stabile alla luce ma si altera con pigmenti a base di zolfo.

48 Alterazione dei pigmenti a base di rame 1. Alterazione della azzurrite a malachite 2. Annerimento del resinato di rame 3. Annerimento della malachite

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50 BIANCHI: biacca 2PbCO 3 Pb(OH) 2 Carbonato basico di piombo E` di origine artificiale. E` usato fino al XIX sec. E` usato a tempera ed olio E` poco stabile ad affresco Giotto, Assisi PG Alterazione della biacca a PbO 2

51 BIANCHI: bianco S.Giovanni CaCO 3 pittura etrusca arcaica Carbonato di calcio E` di origine minerale naturale/artificiale. E` noto fin dall`antichita`. E` usato nella pittura a fresco E` stabile in affresco

52 BIANCHI: bianco di Zinco ZnO Piero della Francesca, Leggenda della Vera Croce, Arezzo Monossido di zinco E` di origine artificiale E` usato per la pittura moderna e nel restauro E` molto fluorescente

53 BIANCHI: bianco di titanio TiO 2 Keith Haring Biossido di titanio E` di origine artificiale E` usato per la pittura moderna e nel restauro E` un forte fotoossidante

54 tavola sinottica dell uso dei pigmenti preistoria civiltà antiche V-XV XV-XVI XVII XVIII XIX XX Blu indaco blu egizio lapis azzurrite smalto blu di Prussia blu di Co oltremare a. preistoria civiltà antiche V-XV XV-XVI XVII XVIII XIX XX Rossi terre cinabro minio rosso Cd