Lezione 8. Pigmenti pittorici Tecniche di studio e classificazione LUCE E COLORE

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1 Lezione 8 Pigmenti pittorici Tecniche di studio e classificazione LUCE E COLORE 1

2 LUCE E COLORE SORGENTI PRIMARIE DI LUCE (EMISSIONE) SORGENTI SECONDARIE DI LUCE (RIFLESSIONE) E D 65 E A E F Luce Diurna Incandescente Fluorescente 2

3 Temperatura e colore nelle lampade a incandescenza Il Metamerismo consiste nella possibilità di ottenere la stessa sensazione di colore in presenza di luce con distribuzione spettrale diversa. Lo stesso materiale appare di colori diversi quando illuminato con luci di diversa composizione spettrale 3

4 1. SUPPORTO 4

5 TAVOLA Il problema delle tavole risiede inizialmente nella lavorazione del legno e nell assemblaggio dei diversi elementi che costituiscono la tavola. I prodotti adesivi, in passato, erano colla animale che si applicava a caldo o la caseina (derivata dal latte) che si applicava a freddo. Inoltre esistevano giunzioni meccaniche lignee o metalliche tra le assi che formavano le tavole. Per dare maggiore stabilità alla tavola essa poteva essere ricoperta con una tela, con la funzione anche di attenuare gli effetti dell umidità sulle diverse tavole. PREPARAZIONI E IMPRIMITURA La preparazione serve a separare lo strato pittorico (c.100 micron) dal supporto, che può avere irregolarità di quest ordine di grandezza. Inoltre ha la funzione di ridurre l assorbimento del pigmento da parte del fondo. La preparazione tipica è composta da gesso (solfato di calcio bi-idrato CaSO 4-2H 2 O) o bianco di S. Giovanni (carbonato di calcio CaCO 3 ). Con la pittura ad olio l imprimitura diventa meno importante, poiché l olio viene meno assorbito dal gesso. Il passaggio all uso della tela rende meno importanti sia la preparazione che l imprimitura. 5

6 2. TECNICHE DI STESURA 6

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8 TECNICA DELL AFFRESCO Molto diffusa nel medioevo e presumibilmente anche in età romana. La calce stesa con i pigmenti riesce a fissarli stabilmente su una superficie muraria. Nel tempo la calce subisce un processo di carbonatazione in presenza di anidride carbonica atmosferica: Ca(OH) 2 +CO 2 ---> CaCO 3 +H 2 O La cristallizzazione del carbonato di calcio crea una tessitura microcristallina solida e duratura Il pigmento viene sciolto in acqua e penetra per diffusine nell impasto dell intonaco contenente l idrossido di calcio. 8

9 TECNICHE DI STESURA DEI PIGMENTI Tecnica Affresco Encausto legante Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 +cera Tempera Proteico (uovo/caseina) Acquerello Olio polisaccaride Olio siccativo (lino, papavero, noce) 3. I LEGANTI 9

10 PITTURA A TEMPERA E PITTURA AD OLIO La pittura a tempera, in uso soprattutto in epoca prerinascimentale in Italia, usa l acqua come solvente di una miscela pigmento-tuorlo d uovo. La rapida evaporazione dell acqua consente di fare più strati e modificare il colore con la tecnica della velatura. La pittura ad olio è caratterizzata dall uso di olii siccativi (lino, papavero, noce ) come medium e, a causa di tempi di essiccamento più lenti rispetto alla tempera, comporta una diversa tecnica di stesura del colore. Introdotto nel XV secolo, appare già in precedenza in emulsioni con uovo. LACCA Coloranti organici, contrariamente ai pigmenti minerali (che mescolati con i leganti danno luogo a una pasta più o meno densa), necessitano di un substrato di supporto che forma una sostanza detta lacca, molto più trasparente dei pigmenti minerali. 10

11 ACRILICO Dalla fine della seconda guerra mondiale vengono introdotti nuovi materiali che sostituiscono quelle più tradizionali, ormai troppo costosi e per differenziare la tecnica pittorica da quella passata. Tra le diverse soluzioni gli acrilici, introdotti nel 1927 hanno avuto una grande fortuna. Si tratta di una soluzione di resine in solvente non acquoso emulsionati in acqua. Si dividono in Acrilati e meta-acrilati, sono polimeri particolarmente trasparenti nell intervallo nm. Usati per restauro (paraloid) come protettivo, adesivo, consolidante, vernice e anche legante. Difficilmente reversibile (ossia scioglibile una volta superata la temperatura di transizione verso la fase vetrosa intorno ai 40 C). 4. PIGMENTI E COLORANTI 11

12 PIGMENTI E COLORANTI Pigmenti: polveri fini ottenute, in generale, da minerali colorati non solubili; Coloranti: in generale derivati da molecole organiche, solubili in qualche solvente e quindi utilizzabili per colorare altri materiali. Conseguenza della solubilità è che le due sostanze si legano a livello microscopico. Centri del colore COLORANTI ORGANICI Tra i minerali colorati si distinguono gli: Idiocromatici sempre dello stesso colore per la presenza costante di elementi cromofori Allocromatici dovrebbero essere trasparenti ma assumono colore per la presenza di impurezze cromofore o difetti strutturali del reticolo cristallino Elemento CROMOFORO : STRUTTURA BASE PRESENTE IN UNA MOLECOLA DI COLORANTE O IN UN PIGMENTO ORGANICO ANTOCIANINE (naturali ROSSO/BLU/VIOLA) FTALOCIANINE (sintetici BLU E VERDI) ANTRAQUINONI (GIALLI, ARANCIONI) QUINACRIDONI (ROSSI, VIOLA) FTALOCIANINE: LA λ DI ASSORBIMENTO AUMENTA CON IL NUMERO DI DOPPI LEGAMI 12

13 I PRIMI PIGMENTI I primi pigmenti storicamente accertati sono il bianco del gesso, il rosso e il giallo delle ocre (terre contenenti ossidi di fero) il nero di minerali con ossido di manganese o residui di combustione del legno. Verdi, blu e porpora (stabili) sono introdotti successivamente. PIGMENTI ARTIFICIALI Nascono parallelamente all invenzione della scrittura. Uno dei primi è il blu egizio (3000 a.c.) in seguito il Vermiglione (in uso già in età romana) gialli e rossi a base di Piombo, così come il pigmento bianco (carbonato basico di piombo) sono noti sin dall antichità. Terre/ocre, colori dal giallo al bruno al rosso, oltre alla terra verde sono pigmenti disponibili sin dall antichità e caratterizzano la tavolozza dei pittori europei attorno a cavallo del Rinascimento Innovazione di questo periodo è il Blu di smalto. 13

14 PIGMENTI MODERNI Possono essere considerati moderni i pigmenti sintetici prodotti dall inizio dell età industriale: Blu di Prussia (1704) è il primo la cui invenzione viene descritta in modo scientifico. Arseniato di Rame (fine XVIII sec.) Bianco di Zinco (1782) Verde di Cobalto (1780) Blu di Cobalto (1802) Una classe di colori particolarmente importante nasce dopo la scoperta del Cromo, un metallo i cui ossidi formano nuovi pigmenti: giallo di Cromo, verde di Cromo ecc. Nel Novecento questi prodotti industriali sostituiscono i prodotti classici: si ottiene un Blu Oltremare artificiale che sostituisce il lapislazzuli e un rosso di Cadmio che sostituisce il Vermiglione (Cinabro) Infine attorno al 1920 si ha l introduzione del Bianco di Titanio. L introduzione in ambito artistico segue all inizio dopo molti anni, e poi sempre in tempi più ravvicinati, il loro brevetto. I PIGMENTI INORGANICI sono composti, naturali minerali o di sintesi, contenenti uno o più atomi caratteristici di metallo (M). Ossidi, carbonati (MCO3), solfati (MSO4), solfuri (HgS), cromati (MCrO4), silicati (lapislazuli) 14

15 5. FENOMENI DI DEGRADO 15

16 PROPRIETA CHIMICHE DEI PIGMENTI I pigmenti inorganici hanno origine per lo più minerale e sono in generale ossidi, solfuri e solfati di metalli. Un pigmento è insolubile nel medium pittorico e nella maggior parte dei solventi, cosa che li rende molto stabili. Pigmenti organici sono invece sensibili all azione della luce e tendono a scolorire. L ossidazione dei pigmenti porta al loro imbrunimento. SI hanno inoltre reazioni selettive, spesso associate a inquinanti atmosferici e all umidità, che trasformano un minerale in uno diverso. È l esempio dell azzurrite, che si trasforma in sali idrati di rame, di colore verde. La funzione del medium pittorico è quella di proteggere il pigmento dagli eventi esterni. INVECCHIAMENTO E DEGRADAMENTO DEI LEGANTI PROTEICI (COLLE ANIMALI, CASEINA, UOVO) In generale questi leganti sono sensibili all ossidazione che forma radicali in grado di spezzare le catene delle proteine. Foto-ossidazione, dovuta a radiazione UV e visibile Processi di autoossidazione dei lipidi Interazione con lipidi ossidanti, porta a fenomeni di imbrunimento delle tempere Interazione con polisaccaridi (carboidrati, zuccheri ecc.) presenti in additivi zuccherini Effetto di acidi e basi, in particolare in presenza di umidità si ha idrolisi di legami peptidici e abbassamento del peso molecolare, perdita di coesione strutturale dello strato pittorico Interazione con i pigmenti: metalli presenti nei pigmenti possono catalizzare processi di degrado 16

17 5. TECNICHE DI ANALISI 17

18 TECNICHE DI ANALISI DEI MATERIALI ORGANICI Metodi non invasivi Tecniche radiografiche Fotografia infrarossa Fluorescenza UV. Per la classificazione del materiale: Tecniche di imaging : lampada di Wood (fluorescenza UV), infrarosso falso colore (IRFC), riflettografia IR Microscopio ottico (MO), microscopio elettronico (SEM), sezioni stratigrafiche Analisi puntuali: Spettroscopia FT-IR, XRF, spettrofotometria UV- VIS-NIR, Raman Analisi distruttive su campioni: XRD, Gas cromatografia, Spettroscopia di massa etc. FLUORESCENZA 1^ Livello eccitato E 1 =hν 1 Livello intermedio E 2 =hν 2 Stato fondamentale Alcune molecole, dopo essere state eccitate da un fotone di alta energia (E=hν), hanno una certa probabilità di emettere luce dopo alcuni picosecondi. In questi casi l energia associata alla radiazione emessa è inferiore a quella assorbita e quindi la rispettiva lunghezza d onda è superiore di quella di assorbimento. 18

19 Immagine visibile immagine Uv: sono evidenti in scuro le aree di restauro e le zone di pulitura Esempio di studio L aureolina Immagine al microscopio ottico - fino a 1000 ingrandimenti 19

20 Composizione chimica e struttura cristallina 20

21 Immagine al SEM fino a ingrandimenti mostra la struttura cristallina/amorfa dei materiali Analisi XRD, identifica le distanze reticolari nella struttura della cella cristallina 21

22 Spettroscopia FT-IR, identifica le bande di assorbimento dovute a gruppi funzionali o parti caratteristiche della molecola. Spetrofotometria nel visibile: caratterizza otticamente il pigmento 22

23 6. ALCUNI PIGMENTI SIGNIFICATIVI 23

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25 PIGMENTI VERDI 25

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28 Restauri con bianco di Zinco più fluorescenti 28

29 Bianco di titanio mescolato con nero d osso 29

30 L infrarosso falso colore - IRFC Riconoscimento con tecnica fotografica di IR-falso colore di due pigmenti verdi (verde di cobalto e verde rame) con aspetto cromatico simile. La parte differente dello spettro nel vicino IR ( nm) causa un diverso colore nella componente rossa dell immagine in falsi colori. 30

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