Chimica dei Pigmenti. Matteo Sestu I.I.S. "G. M. Angioy" Carbonia 21 marzo 2019

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1 Chimica dei Pigmenti Matteo Sestu I.I.S. "G. M. Angioy" Carbonia 21 marzo

2 "Il colore mi possiede. Non ho bisogno di tentare di afferrarlo. Mi possiede per sempre, lo sento. Questo è il senso dell ora felice: io e il colore siamo tutt uno. Sono pittore." Paul Klee In copertina: Morris Louis, Alpha Epsilon (1960), resina acrilica su tela, The Museum of Contemporary Art, Los Angeles. 2

3 1 Che cosa sono i pigmenti Il rapporto tra l essere umano e il disegno risale alla preistoria. Le grotte di Lascaux, nella regione della Dordogna, in Francia, conservano tra i disegni più antichi mai rinvenuti. Queste pitture rupestri, se ne contano diverse centinaia, risalgono a circa 20 mila anni fa. Nelle pareti della grotta sono rappresentati grandi animali dell epoca come cervi, cavalli, tori, bovini e persino l uro, un animale oggi estinto. Per realizzare queste figure, gli antenati dei nostri artisti hanno utilizzato alcuni minerali che si possono facilmente trovare in prossimità della grotta. Questi minerali sono ossidi e idrossidi di ferro (di colore giallo e rosso), ossidi di manganese (nero), fosfato di calcio (bianco). Una volta macinati fino a diventare polvere, con una opportuna quantità di acqua, nella quale non sono solubili, creano una pasta viscosa che si può utilizzare per colorare. Le sostanze appena descritte, come altre che si comportano in modo analogo, vengono chiamate pigmenti. I pigmenti sono dunque polveri colorate disperse in un mezzo in cui non sono solubili. La miscela eterogenea tra la polvere e il mezzo, quasi sempre acqua, prende il nome di emulsione. Per rendere più stabile il pigmento possono essere utilizzati degli oli o delle resine, che hanno la funzione di ingabbiare il pigmento e fissarlo, ad esempio, su una tela. I pigmenti possono essere naturali, come quelli utilizzati dai pittori delle grotte di Lascaux, oppure sintetici, ovvero preparati artificialmente attraverso un procedimento chimico. Uno stesso pigmento può essere rinvenuto naturalmente nel suolo oppure preparato in laboratorio. Oltre che dalle rocce e dai minerali i pigmenti possono essere ricavati da piante e animali. Nel primo caso si parla di pigmenti inorganici, nel secondo di pigmenti organici. Figura 1: Interno delle grotte di Lascaux e particolare di un cavallo In natura si trovano numerose sostanze colorate che però, a differenza dei pigmenti, sono solubili in acqua e prendono il nome di coloranti. Sono esempi di coloranti il rosso carminio, ricavato dal corpo disseccato di un insetto, la cocciniglia, e il rosso porpora, che si ottiene da un mollusco. Come per i pigmenti, essi 3

4 Figura 2: Le cocciniglie contengono il colorante rosso carminio possono essere naturali o sintetici. I coloranti possono essere resi insolubili in acqua se stabilizzati su un supporto incolore (un ossido o un sale) che conferisce loro le stesse proprietà dei pigmenti. In questo caso si parla più propriamente di lacche. 2 Proprietà dei pigmenti 2.1 La stabilità chimica dei pigmenti Purtroppo non è raro che alcuni dipinti, soprattutto se datati, abbiano subito delle alterazioni dovute a reazioni chimiche dei pigmenti. Le cause del deperimento di materiale pittorico sono diverse: alcuni pigmenti sono incompatibili con altri a causa di reazioni chimiche che avvengono quando questi vengono in contatto. I pigmenti a base di S, come l orpimento o il vermiglione, sono infatti incompatibili con alcuni pigmenti a base di Pb e Cu, a causa della formazione dei relativi solfuri, che presentano un colore scuro; l azione di agenti atmosferici, della temperatura o della luce può favorire la reazione chimica di alcuni pigmenti. Per questo motivo i dipinti all interno dei musei devono essere conservati in un ambiente a temperatura e umidità controllata e non è consentito l uso dei flash delle macchine fotografiche. Alcuni pigmenti sono molto sensibili: l azzurrite Cu 3 (CO 3 OH) 2 4

5 Figura 3: Raffaello, Pala Colonna (1503), conservata al Metropolitan Museum of Art di New York. Il mantello della Madonna, in origine azzurro, appare oggi verde a causa della trasformazione dell azzurrite in malachite. si trasforma facilmente in malachite Cu 2 CO 3 (OH) 2. I due pigmenti presentano una composizione chimica simile ma il primo è di colore azzurro e il secondo di colore verde (vedi Figura 3); alcune sostanze inquinanti sono dannose per le opere pittoriche: i gas come SO 2, SO 3 e H 2 S, ad esempio, possono degradare pigmenti a base di Pb e Ag formando i rispettivi solfuri che appaiono di colore scuro. 2.2 Il potere coprente Il potere coprente di un pigmento è la sua capacità di oscurare la superficie di applicazione. In generale i pigmenti di origine organica hanno un potere coprente minore rispetto a quelli di origine inorganica. Inoltre il potere coprente dipende dalla dimensione dei granelli del pigmento dispersi nel mezzo. Infatti più i granelli sono piccoli minore è lo spazio vuoto tra un granello e l altro. La luce ha così meno possibilità di passare e il potere coprente è maggiore. Nella preparazione dei pigmenti di origine naturale è quindi essenziale macinare bene i minerali con l uso di un mortaio fino ad ottenere delle polveri molto fini. Questo aspetto era noto anche presso i pittori delle grotte di Lascaux, al cui interno gli archeologi hanno trovato resti di antichi mortai. Attraverso la sintesi chimica è più facile controllare la dimensione delle particelle e quindi avere anche un maggiore controllo sul potere coprente. 5

6 3 Origine e percezione del colore 3.1 La luce è un onda elettromagnetica La luce visibile è una radiazione (o onda) elettromagnetica, come le onde radio che trasportano i segnali radio e TV, le microonde che ci consentono di scaldare il pranzo del giorno prima, i raggi X che utilizziamo per le TAC. A differenza delle onde meccaniche, come il suono di una corda di una chitarra che vibra e che si propaga nell aria, le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di un mezzo per essere propagate e, quindi, possono viaggiare anche nel vuoto. Le radiazioni elettromagnetiche sono caratterizzate dalla lunghezza d onda, ovvero la distanza dell intervallo tra una cresta e l altra dell onda. Maggiore è la lunghezza d onda, minore è l energia dell onda elettromagnetica. Figura 4: Lo spettro elettromagnetico In figura è riportato lo spettro elettromagnetico, ovvero l insieme delle onde elettromagnetiche di tutte le lunghezze d onda possibili. Le onde radio, che hanno una lunghezza d onda dell ordine di grandi palazzi (10 3 metri), hanno una energia minore dei raggi X, che invece hanno una lunghezza d onda dell ordine delle distanze tra gli atomi nelle molecole (10-10 m). La luce visibile ha una lunghezza d onda intermedia tra le due e si colloca tra i raggi infrarossi e i raggi ultravioletti, in un intervallo tra i 380 nm e i 750 nm (1 nm = 10-9 m). Ad ogni lunghezza d onda all interno di questo intervallo corrisponde un colore. Tutte le tonalità di rosso si trovano, ad esempio tra i 620 nm e i 750 nm, tra i 570 nm e i 590 nm si trovano le diverse tonalità di giallo e così via. Quando si propagano insieme le onde elettromagnetiche di tutte le lunghezze d onda mostrate in tabella, la luce appare bianca. La luce bianca è infatti la 6

7 Colore Violetto Blu Ciano Verde Giallo Arancione Rosso Lunghezza d onda nm nm nm nm nm nm nm Tabella 1: Intervallo di lunghezze d onda per colore somma delle luci di tutti i colori. La luce bianca può essere divisa nelle sue componenti colorate utilizzando un prisma, un oggetto capace di "rallentare" il passaggio della luce in modo differente da colore a colore. Lo stesso effetto si ha nell arcobaleno, quando la luce bianca passa attraverso le goccioline d acqua di cui è satura l aria dopo la pioggia. 3.2 L origine dei colori Perché le cose sono colorate? Ci sono fondamentalmente tre cause che, in innumerevoli varianti, rendono il mondo colorato. La luce può essere: generata come nel bagliore giallo di una candela o rosso delle braci. La luce visibile si può generare attraverso l energia elettrica (es. lampadina), l energia chimica (es. combustione) o l energia termica (es.vulcano in eruzione). assorbita come attraverso un vetro colorato. Tutte le sostanze, quando sono investite dalla radiazione elettromagnetica, ne assorbono una parte. Ci sono sostanze che assorbono proprio le radiazioni elettromagnetiche che ricadono nell intervallo della luce visibile. Questo significa che, se sono investite dalla luce bianca, che comprende tutte le lunghezze d onda relative ai colori, una parte di queste verrà assorbita e le sostanze appariranno colorate. Più precisamente, una sostanza ci apparirà del colore complementare di quello assorbito. La buccia del limone maturo contiene delle sostanze chiamate flavonoidi che assorbono la luce nell intervallo del violetto. Il colore complementare del violetto è il giallo e per questo motivo i limoni ci appaiono gialli. Fa eccezione il grigio che, nelle sue varie tonalità, non è un vero colore ma una miscela di bianco e nero. Un particolare colore può essere ottenuto anche miscelando sostanze che assorbono in punti diversi dello spettro elettromagnetico. Per esempio, è possibile generare il colore rosa in tre modi: 7

8 Figura 5: I colori complementari diluendo luce arancio (620 nm) con luce bianca miscelando luce rossa (700 nm) e ciano (490 nm) miscelando luce rossa (700 nm), verde (520 nm) e violetta (420 nm) modificata come nel cielo al tramonto o, nei casi già citati, in un prisma e nell arcobaleno. Le radiazioni elettromagnetiche che passano da un mezzo ad un altro vengono deviate. Questo fenomeno fisico è chiamato rifrazione. La deviazione è diversa per lunghezze d onda diverse e quindi è possibile scomporre la luce bianca nei diversi colori. Anche la luce che attraversa l atmosfera viene deviata e separata nelle sue componenti. Quando il sole è alto nel cielo esse ci arrivano tutte contemporaneamente ma quando il sole è all orizzonte ne possiamo osservare solo una parte. Per questo motivo il sole al tramonto ci appare rosso. Figura 6: Il fenomeno della rifrazione è il responsabile della scomposizione dei colori nell arcobaleno. La luce che diffonde nelle gocce d acqua viene deviata ad angoli diversi a seconda delle lunghezze d onda. Il medesimo comportamento si osserva nel prisma ottico, qui rappresentato nella famosa copertina del disco dei Pink Floyd "The Dark Side of the Moon", opera dello studio grafico Hipgnosis. 8

9 4 Principali tecniche pittoriche In questo paragrafo elenchiamo le principali tecniche pittoriche e i diversi modi di utilizzo dei pigmenti. Le tecniche pittoriche si differenziano principalmente a seconda dei supporti su cui i pigmenti vengono applicati. Dal punto di vista della storia dell arte, i principali supporti sono le pareti, le tavole e la tela. Tralasciamo le tecniche pittoriche su altri supporti come le superfici metalliche, che però dobbiamo ricordare essere molto importanti soprattutto per quel che riguarda l industria e il design (pensiamo alle verniciature sulle automobili o alle tinte dei tessuti) Le principali tecniche su parete sono il mosaico, l affresco e il fresco secco. Nel mosaico si utilizzano frammenti di materiali di diverso colore per comporre figure astratte o figurative. In questo caso i pigmenti sono già fissati sui materiali, che quindi non vengono dipinti. Questa tecnica è nata in Mesopotamia e esportata nel mondo dell antichità durante il periodo della dominazione ellenistica e romana. L affresco è stato introdotto presso la civiltà minoica. Nell affresco il pigmento si stende sull intonaco fresco (calce), Ca(OH) 2, ed è intrappolato dallo strato di calcare, CaCO 3, che si forma per reazione con la CO 2 presente in atmosfera: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Più passa il tempo, e quindi più la parete è esposta all anidride carbonica presente in atmosfera, più aumenta lo strato di calcare, e quindi l effetto protettivo nei confronti del pigmento. Per questo motivo gli affreschi sono durevoli e resistono agli agenti atmosferici. Purtroppo il range di pigmenti utilizzabili non è elevato a causa dell elevata basicità della calce. In ambiente basico, infatti, molti pigmenti possono subire alterazioni. Nel fresco secco il pigmento si stende sull intonaco secco appena bagnato. In questo caso i pigmenti non sono protetti dallo strato di calcare e quindi il fresco secco si conserva meno dell affresco. Per quel che riguarda invece le tecniche pittoriche su tavola o tela ricordiamo: l encausto, nel quale i pigmenti sono stesi per mezzo di cera d api e miscelati con oli essenziali applicati su legno e riscaldati con una fiamma per stabilizzare i colori. Questa tecnica è stata largamente utilizzata nel medioevo per poi essere abbandonata; la tempera, nella quale il pigmento disperso nell acqua viene stabilizzato grazie ad una emulsione con altre sostanze di natura oleosa, chiamate nel gergo pittorico leganti. Nell emulsione piccolissime gocce di olio che hanno lo scopo di trattenere i granelli del pigmento, sono disperse nell acqua. 9

10 Figura 7: La tecnica dell affresco consente di realizzare opere durevoli nel tempo. Nella figura un affresco a Cnosso, Creta, di epoca micenea, risalente a 2000 anni fa. Nella tempera a uovo, molto utilizzata in periodo rinascimentale, viene utilizzato come legante il tuorlo e/o l albume dell uovo. Nella tempera magra i leganti sono colle di origine animale o vegetale. Dal XV secolo si sono sviluppate le pitture ad olio, in cui si utilizzano oli essenziali (olio di lino, trementina,... ) per l emulsione con l acqua e il pigmento; l acquerello, diffuso in Cina e Giappone in antichità e arrivato in Europa dal XV secolo, nel quale il pigmento è stabilizzato dalla presenza di gomma arabica; i colori acrilici, nei quali i pigmenti sono stabilizzati dalla presenza di una resina acrilica. I colori acrilici sono prodotti sintetici del XX secolo e trovano larghissimo impiego anche oggi. E una tecnica che conferisce al pigmento elevata stabilità e protezione dagli agenti atmosferici. Per questo motivo, oltre che su tela, si può usare su muro o altri supporti. 5 I pigmenti nel corso della storia 5.1 La preistoria I primi pigmenti utilizzati sono minerali di facile reperimento. Le ocre sono ossidi e idrossidi di ferro con impurezze argillose di colore rosso (per la presenza di ematite Fe 2 O 3 ) o giallo (per la presenza di un mix di ossidi e idrossidi di 10

11 Figura 8: La Nascita di Venere di Botticelli ( ), conservata al Museo degli Uffizi di Firenze, realizzata con la tecnica della tempera magra su tela. Figura 9: La Notte Stellata di Vincent Van Gogh (1889), conservata al MoMA di New York, olio su tela. 11

12 Figura 10: Due celebri opere di Pop Art: Campbell s Soup Cans di Andy Warhol (1965) e Drowning Girl di Roy Lichtenstein (1963), realizzate con colori acrilici e conservate al MoMA di New York. Figura 11: Opera di Banksy su un muro di Gerusalemme del E stata usata la tecnica dello stencil in cui la vernice acrilica contenuta in una bomboletta spray viene applicata su una maschera. La maschera è realizzata tramite il taglio di alcune sezioni della superficie di un apposito materiale (ad esempio un foglio di cartoncino) per formare un negativo fisico dell immagine che si vuole creare. Applicando la vernice sulla maschera, la forma ritagliata verrà impressa sulla superficie retrostante lo stencil, in quanto il colore passerà solo attraverso le sezioni asportate. 12

13 ferro chiamto limonite). Il nero si otteneva da minerali trovati nelle grotte come MnO 2, dalla fuliggine o dalla legna combusta (carbon black o nerofumo). Il bianco si ricavava dal gesso (CaSO 4 ) e dalla creta, un argilla contenente calcare (CaCO 3 ). 5.2 Le civiltà nel Mediterraneo Lo sviluppo delle civiltà intorno al bacino del Mediterraneo, da Assiri e Babilonesi agli Egizi, ai Greci e ai Romani, consentì la scoperta di altri pigmenti, alcuni dei quali più brillanti rispetto alle ocre. Grazie allo sviluppo dell arte mineraria e agli scambi commerciali vennero introdotti nuovi colori e messi a disposizione degli artisti dell epoca. Il cinabro si ottiene dal minerale omonimo di composizione HgS. Lo stesso pigmento ottenuto sinteticamente prenderà in epoca medievale il nome di vermiglio o vermiglione. Di colore rosso brillante, lo si ritrova in affreschi e decorazioni in Persia e Palestina risalenti al I millennio a.c. e in numerosi siti romani. Ha origine in Mesopotamia l utilizzo del realgar, un pigmento rosso arancio ottenuto dall omonimo minerale, di composizione As 4 S 4, che trova un notevole impiego anche presso gli Egizi. Figura 12: Il minerale cinabro, color rosso, e i lapislazzuli, azzurro. Il lapislazzuli presenta un colore blu brillante ed era molto pregiato, tanto che il minerale da cui si produceè considerato una pietra semipreziosa. Viene chiamato anche blu oltremare perchè questo minerale arrivava principalmente dall Afghanistan, oltre il Mar Mediterraneo, appunto. Il suo utilizzo risale al 5000 a.c. e il suo colore è dovuto alla presenza di lazurite (Na 3 Ca(Al 3 Si 3 O 12 )S). Gli Egizi disponevano di una tavolozza di colori quasi completa. Erano stati introdotti il rosso piombo (Pb 3 O 4 ), il giallo della jarosite (KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 ) e dell orpimento (As 2 S 3 ), il verde della malachite (Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 ) e, soprattutto, il famoso blu egiziano. Esso è probabilmente il più antico pigmento sintetico (3100 a.c.). E un pigmento molto stabile, tanto che molti reperti decorati con questo colore più di tre millenni fa si conservano ancora inalterati. Per la sua sintesi si adoperava una miscela di sabbia (SiO 2 ), carbonato di calcio (CaCO 3 ) e un composto contenente rame fusa a 850 o C per diverse ore. Dopo il raffreddamento si otteneva un silicato di rame e calcio di colore blu intenso CaCuSi 4 O

14 Figura 13: Sei vasi contenenti pigmenti rinvenuti in una tomba in Egitto nel I secolo d.c. (epoca Romana) e oggi conservati al British Museum di Londra. I pigmenti rinvenuti sono: ocra rossa, blu egiziano, jarosite (giallo), gesso (bianco), rosso piombo e una lacca ottenuta con la rabbia e il gesso (violetto). Presso i Greci e i Romani vennero, tra gli altri, introdotti il bianco piombo (Pb 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) e il verderame (Cu(CH 3 CO 2 ) 2 ). Grande importanza ebbero i coloranti organici. Attorno al 1300 a.c. i Cretesi cominciarono ad estrarre la porpora dai molluschi delle specie Murex o Purpuria. Questo colorante ebbe grande diffusione grazie ai commerci dei Fenici che lo producevano a Tiro, città che si trova tutt oggi nell attuale Libano. La porpora di Tiro era molto preziosa presso i Romani e veniva pagata volte il suo peso in oro. Dal mondo vegetale invece arrivavano i coloranti indaco (blu), robbia (rossa), zafferano (giallo), e hennè (giallo-verde), estratti da alcune piante. 5.3 L oriente In Asia furono sviluppate importanti innovazioni nell uso di pigmenti e coloranti. Nel III secolo d.c. fu introdotto un inchiostro, noto come inchiostro cinese o inchiostro indiano, ottenuto dalla dispersione in acqua di nerofumo o fuliggine con colla animale come legante. Il suo utilizzo era largamente diffuso in tutta l Asia sia per la scrittura che per la pittura. E molto interessante come in Asia fu sintetizzato un composto del tutto simile al blu egiziano, noto come blu cinese o han blu. Nella formula del blu cinese il calcio è sostituito dal bario (BaCuSi 4 O 10 ). Di formula simile è il porpora cinese o han purple, BaCuSi 2 O 6. Entrambi questi pigmenti sono stati rinvenuti nelle decorazioni dei famosi Guerrieri di Terracotta di Xian, in Cina. Per la decorazione delle porcellane era invece in uso il blu cobalto CoAl 2 O 4. Dal V secolo si diffuse un curioso pigmento, chiamato giallo indiano, che si ricavava dall urina di mucca che veniva nutrita di foglie di mango. Le mucche risentivano molto del tipo di 14

15 dieta e morivano precocemente. Per questo motivo, agli inizi del 1900, questo metodo di produzione fu bandito. 5.4 Le civiltà precolombiane Parallelamente a quanto accadeva in Asia e in Europa, anche nelle Americhe, col passare del tempo, venivano introdotti nuovi pigmenti. Molti pigmenti sono gli stessi utilizzati anche in Europa, nonostante le civiltà sviluppate nei due continenti non erano mai state in contatto tra loro. Fa eccezione il blu Maya, ottenuto dalla combinazione del colorante indaco con un minerale bianco di nome poligorskite, per formare una lacca. Nelle civiltà sudamericane si sviluppò anche la produzione della cocciniglia, che fu importata in Europa dal XVI secolo e utilizzata al posto degli altri coloranti rossi. 5.5 Il medioevo Durante l epoca medievale non si ebbero nuove scoperte di pigmenti degne di nota. Tuttavia, soprattutto sotto la spinta degli ordini monastici, che portavano avanti ricerca scientifica empirica in modo quasi alchimistico, vennero sviluppate alcune sintesi che permisero di ottenere alcuni pigmenti direttamente nei laboratori anziché per estrazione dal minerale. Ad esempio, ebbe grande successo la sintesi diretta del vermiglio a partire da mercurio e zolfo (X secolo) e non si dovette più ricorrere al minerale cinabro. Una delle fonti più interessanti per ricavare la composizione del colore nel medioevo è il trattato "Il Libro dell Arte" di Cennino Cennini. In questo libro vengono descritte le principali tecniche utilizzate nell affresco e nella tempera a uovo, le tecniche per la preparazione dei pigmenti e le tecniche di miscela dei pigmenti per ottenere nuovi colori. Alcuni colori erano facilmente disponibili ed economici, altri erano ancora assai rari e costosi, come il blu oltremare naturale. Per ovviare al suo elevato costo ebbe grande diffusione in epoca medievale, e fino alla fine del rinascimento, l azzurrite (Cu 3 (CO 3 OH) 2 ), di cui abbiamo già discusso precedentemente a proposito della sua instabilità chimica. In epoca medievale ebbe grande importanza la diffusione degli inchiostri, per i quali si utilizzavano soprattutto pigmenti neri (nerofumo, carbone) e rossi (vermiglio, rosso piombo e ocra). 5.6 L età moderna Nella prima metà del 1400 si verifica un cambiamento di grande importanza nella pittura: l introduzione della pittura a olio. Tale innovazione si diffuse immediatamente nel nord Europa, anche se le recenti analisi hanno confermato che i pittori olandesi del 1420, quali Van Eyck e Campin, continuarono a usare uno sfondo fatto con tempere a uovo, per ricorrere all olio nella parte finale del dipinto. La pittura a olio cominciò anche gradatamente ad affermarsi anche in Italia. In quel periodo Venezia era senza dubbio il principale snodo commerciale, dove per gli artisti era possibile procurarsi tutti i pigmenti di cui avevano bisogno. Nel 1600 si diffuse il primo vero pigmento sintetico dell era moderna, 15

16 Figura 14: A sinistra, Claude Monet, Gli Iris, 1914, Galleria nazionale di Londra. Per quest opera sono stati adoperati, tra gli altri, il violetto cobalto, il blu cobalto, il giallo limone, il giallo cadmio. A destra, Pierre-Auguste Renoir, In barca sulla Senna, 1875, Galleria Nazionale di Londra. Qui si riconoscono il bianco piombo, il vermiglio, il giallo cromo, il giallo limone, il blu cobalto. Gli impressionisti come Monet e Renoir avevano a disposizione una gamma di colori molto vasta, grazie all introduzione di numerosi pigmenti avvenuta dopo il il giallo di Napoli, di formula Pb(SbO 3 ) 2, dal notevole potere coprente e dalla elevata stabilità chimica. Ma è dal XVII secolo, grazie alle conquiste della ricerca scientifica, che si svilupparono progressivamente nuove tecniche per la sintesi di pigmenti. Nel 1704, a Berlino, un fabbricante di colori ottenne casualmente in laboratorio un pigmento di colore azzurro scuro che in seguito fu molto apprezzato, il blu di Prussia, di formula Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3. In seguito, in Svezia, si sintetizzarono il verde cobalto, un ossido misto di cobalto e zinco, e il blu cobalto, un ossido misto di cobalto e alluminio. Nel 1790 il chimico francese Louis Vauquelin identificò in alcuni minerali la presenza di un nuovo elemento chimico: il cromo. Dai suoi studi sui composti del cromo vennero sintetizzati il giallo cromo (PbCrO 4 ) e l arancio cromo, che si forma quando il PbCrO 4 è in ambiente basico. Nel 1824 fu offerto un premio in denaro molto sostanzioso per chiunque avesse sintetizzato il blu oltremare. Fino ad allora, infatti, il blu oltremare era un pigmento molto ricercato ma dal costo elevato a causa della sua scarsa reperibilità. Il premio fu vinto solo 4 anni più tardi dal chimico Jean Baptiste Guimet. Nello stesso periodo vennero introdotti nel mercato il violetto cobalto (Co 3 (PO 4 ) 2 ), il bianco di zinco (ZnO 2 ), il giallo di cadmio (CdS), il giallo limone (BaCrO 4 ), il verde veronese (Cu 3 (AsO 4 ) 2 ). 16

17 6 Elenco dei principali pigmenti attualmente in uso In questo paragrafo riportiamo i principali pigmenti attualmente in uso o in uso fino a poco tempo fa. Molti pigmenti contenenti metalli quali Pb, Bi, Cd, Hg, infatti, vengono progressivamente tolti dal mercato in quanto contenenti metalli pericolosi per la salute e l ambiente. Dall elenco sono esclusi i pigmenti ottenuti per miscela di pigmenti diversi. Una grande quantità dei pigmenti sintetici utilizzati oggi, però, è prodotta come miscela contenente sostanze coloranti organiche come le ftalocianine e i pigmenti azoici. Alcuni di questi coloranti hanno la proprietà di assumere un colore diverso a seconda dell acidità e della basicità dell ambiente (sostanze che hanno questo comportamento si chiamano indicatori). Altri invece possono assumere sfumature di colore diverse se fatti reagire con altre sostanze. Opportunamente combinati possono quindi fornire un elevata gamma di colori. Le nuove frontiere della ricerca scientifica hanno consentito la sintesi di alcuni pigmenti inorganici. Il blu YInMn è un ossido di ittrio, indio e manganese. La composizione di questo ossido è variabile per indio e manganese. Più è elevata la presenza di manganese rispetto all indio e più il blu diventa chiaro. Modificando la composizione è possibile quindi ottenere un colore blu della tonalità desiderata. Il Vantablack è un pigmento nero composto da nanotubi di carbonio. I nanotubi sono dei tubi ottenuti da fogli monostrato di atomi di carbonio. Il Vantablack è la sostanza più scura conosciuta, assorbente fino al 99,965% delle radiazioni. Figura 15: A sinistra: Il metilarancio è un pigmento azoico che può avere colori che vanno dal rosso (quando il ph è minore di 3) al giallo (quando il ph è maggiore di 4,5); a destra: un foglio di alluminio ricoperto da Vantablack, la sostanza più scura conosciuta. 17

18 Pigmento Formula Data scoperta Bianco Bianco San Giovanni CaCO 3 + Ca(OH) 2 preistoria, affinato nel XIII sec. Bianco di piombo Pb 3 (CO 3 ) 2 (OH) a.c. Bianco di zinco ZnO 1834 Bianco di titanio TiO Giallo Ocra gialla FeOOH preistoria, sintetico nel 1920 Giallo di Napoli Pb(SbO 3 ) 2 XVI sec. Giallo di cromo PbCrO Giallo di cadmio CdS 1820 Giallo limone BaCrO Giallo di cobalto K 3 [Co(NO 2 ) 6 ] 1852 Giallo arilide (e derivati) organico 1921 Giallo di bismuto BiVO Verde Terra verde alluminosilicati di Fe e Mg antica Grecia e antico Egitto Verde di cobalto CoZnO Verde veronese (viridio) Cu 3 (AsO 4 ) Verde titanato di cobalto Co 2 TiO Rosso Ocra rossa Fe 2 O 3 preistoria, sintetico nel XVIII sec. Lacca di robbia organico II millennio a.c., sintetico nel 1804 Rosso porpora organico II millennio a.c. Rosso carminio organico VII sec. a.c. Rosso di cadmio CdS + CdSe 1919 Rosso laccato organico XXI secolo Rosso segnale organico XXI secolo Arancio Arancio di cromo Pb 2 CrO 4 (OH) Arancio di marte Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 XVIII secolo Marroni Terra d ombra Mn 3 O 4 antica Roma Terra di Colonia Fe 2 O 3 + MnO 2 + organico XVIII secolo Terra di Siena Fe 2 O 3 + argille XVIII secolo Blu Indaco organico antico Egitto, sintetico nel 1880 Blu oltremare Na 3 Ca(Al 3 Si 3 O 12 )S VI sec., sintetico nel 1828 Blu di Prussia Fe 4 [Fe(CN) 6 ] Blu cobalto CoAl 2 O Blu ceruleo CeO + SnO Blu ftalocianina organico 1930 Azzurro di manganese Ba 2 MnO 4 SO YInMn blu Y(In, Mn)O Viola 18

19 Violetto di cobalto Co 3 (PO 4 ) Violetto di manganese MnNH 4 P 2 O Lacca viola C 3 H 3 NO 2 XXI secolo Nero Nero carbone (o nero fumo) C preistoria Nero d ossa (o nero avorio) Ca 3 (PO 4 ) 2 + CaCO 3 + C preistoria Spinello nero MnFe 2 O 4 XIX secolo Vantablack C in nanotubi

20 Fonti e riferimenti Chimica dei pigmenti (Appunti Prof. Guiso) Enciclopedia Treccani: acquerello, tempera I materiali coloranti (dal sito L Archeologia della grotta di Lascaux (di A. Leroi-Gourham), Le Scienze, 1 agosto