Analisi chimiche per i beni culturali

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Massimiliano Pesce
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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 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

3 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.

4 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.

5 fascio di particelle o di radiazione Campione (manufatto o parte di esso) rivelatore segnale Si Lapislazzuli C o n t e g g i Na Al S K Ca 0 spettro di energia

6 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

7 L atomo

8 ATOMO Elemento Analisi elementare MOLECOLA Composto Analisi molecolare e dei composti Massa atomica e molecolare Composto organico Composto inorganico Analisi qualitativa Analisi quantitativa Schema banale della struttura atomica Rappresentazione della molecola del benzene

9 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).

10 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.

11 LEGAMI MOLECOLARI determinano le proprietà ottiche dei materiali.

12 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 eccitazione nucleare e atomica Processi fisici coinvolti transizioni elettroni interni ULTRA- VIOLETTO transizioni elettroni esterni VISIBILE INFRAROSSO vibrazioni molecolari (bending, stretching) MICRO- ONDE rotazioni molecolari risonanza spinelettrone ONDE RADIO risonanza magnetica nucleare

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 ondaλ e frequenzaν sono inversamente proporzionali, il loro prodotto dà la velocità della luce c: λν = c Energia ( E = hν )

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5 frequenza ν (Hz) numero d onda (cm -1 ) 1000 100 10 λ 10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6

14 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 nm rossi aranci gialli verdi blu violetti

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