ANALISI CHIMICHE PER I BENI CULTURALI
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- Felice Porta
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1 ANALISI CHIMICHE PER I BENI CULTURALI Nicola Ludwig ricevimento: in via Noto giovedì dopo lezione Nicola.Ludwig@unimi.it Istituto di Fisica Generale Applicata, via Celoria 16
2 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
3 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. Due ambiti di indagine: conservazione/restauro 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.
4 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). Invasive Non distruttive analisi Non invasive Metodi NON distruttivi : non si distrugge il manufatto indagato e neanche il campione eventualmente prelevato che rimane disponibile per ulteriori analisi. Distruttive Microdistruttive Microdistruttivi Trasportabili/da laboratorio.
5 TIPO DI INTERAZIONE NON DISTRUTTIVA CON IL CAMPIONE fascio di particelle o di radiazione Campione (manufatto o parte di esso) rivelatore segnale C o n t e g g i Na Al Si S Lapislazzuli K Ca 0 spettro di energia
6 COS È UNO SPETTRO: CPS XRF su un vetro Ag (scattering) Fe Zn Pb Sr Zr Energy (KeV) (chiedere/si:) indicazione di ascissa, ordinata e u.d.m., sensibilità-risoluzione,...
7 LA STRUTTURA DELLA MATERIA DIMENSIONI CORPI MOLECOLE ATOMI (nucleo di p, n; orbitali di e-) particelle subatomiche gli elementi chimici e la Tavola Periodica
8 L atomo
9 ATOMO Elemento Analisi elementare NUCLEO 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
10 La tavola periodica degli elementi GAS METALLI
11 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.
12 LEGAMI MOLECOLARI determinano le proprietà ottiche dei materiali.
13 ONDE ELETTROMAGNETICHE campo elettrico λ 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 )
14 RADIAZIONI E MATERIA lunghezza d onda λ (m) Å 1 nm 1 μm 1 mm 1 MeV 1 kev 1 ev energia Regioni spettrali RAGGI γ RAGGI X INFRAROSSO eccitazione nucleare e atomica Processi fisici coinvolti transizioni elettroni interni ULTRA- VIOLETTO transizioni elettroni esterni VISIBILE vibrazioni molecolari (bending, stretching) MICRO- ONDE rotazioni molecolari risonanza spinelettrone ONDE RADIO risonanza magnetica nucleare
15 LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO frequenza ν (Hz) numero d onda (cm -1 ) λ lunghezza d onda λ (m) 1 Å 1 nm 1 μm 1 mm regioni RAGGI γ RAGGI X UV INFRAROSSO MICRO- ONDE ONDE RADIO lunghe medie corte E-VHF estremo lontano medio vicino VISIBILE vicino lontano IR estremo IR lontano IR medio IR vicino 15 μm 6 μm 3 μm 750 nm 600 aranci 500 verdi nm rossi gialli blu violetti
16 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 Slide delle lezioni : contattare il docente 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, Chimica per l arte. L.Campanella et al. Zanichelli 2007 parte sulle tecniche di analisi pp e per chi vuole approfondire la parte sui pigmenti pittorici pp Misurare il colore. C.Oleari Hoepli-Milano 1998 (esaurito fino a feb 2008)
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INDICE CAPITOLO 1. ATOMI, IONI E MOLECOLE... 1 1.1. Il modello atomico della materia... 1 1.2. Le particelle subatomiche... 2 1.3. Massa atomica, peso atomico, peso molecolare, unità di massa atomica...
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