La tavolozza dell'artista tra passato e presente. Il ruolo della chimica nella produzione dei...

Università degli Studi di Padova

Master in Comunicazione delle Scienze

a.a. 2013-2014

La tavolozza dell’artista

tra passato e presente.

Il ruolo della chimica nella produzione dei pigmenti.

Studentessa

dott.ssa Concetta Lapomarda

Relatrice

prof.ssa Silvia Gross

Il mio lavoro di Tesi ha l’obiettivo di mostrare come la scienza e l’arte si intreccino per migliorare le

caratteristiche dei pigmenti. In particolare, un importante apporto è stato dato dalla chimica degli ultimi

secoli: a partire dal cambio di rotta del 1700, che ha portato alla diffusione dei pigmenti artificiali, fino

all’utilizzo dei composti organici dal 1900.

La scienza va “toccata con mano” ed osservata dal vivo, per questo il mio lavoro consiste nella

progettazione del laboratorio didattico “La tavolozza dell’artista tra passato e presente” che esporrò alla

manifestazione Non è magia, è Chimica 2015. Attraverso un percorso storico sull’origine dei pigmenti, da

quelli antichi a quelli moderni, sono messi in luce i problemi iniziali legati alla ricerca delle materie prime o

alla tossicità di alcuni metalli. Grazie al progresso della chimica, superate queste difficoltà, oggi sono a

disposizione dell’artista infinite combinazioni cromatiche. Per evidenziare lo stretto rapporto che c’è tra la

chimica e “il colore” e le illimitate possibilità coloristiche oggi a disposizione, sono riprodotte particolari

reazioni che cambiano colore. Nel corso della fase interattiva il pubblico è invitato a preparare la sua

tavolozza, a partire dai pigmenti in polvere e da tre leganti diversi per mostrare come la chimica abbia

influito anche sulle tecniche pittoriche. Come elemento aggiuntivo, ho strutturato il mio lavoro di Tesi come

libretto delle istruzioni: potrà essere usato da insegnanti o appassionati della materia per preparare ed

allestire il laboratorio in ogni sua parte.

Il colore è un argomento multidisciplinare, e ciò si traduce nella possibilità di realizzare altri laboratori legati

a quello presentato. Infatti, gli spunti di approfondimento sono molteplici e vanno dalla fisica all’arte, fino

alla biologia.

Abstract

Introduzione 9

La scienza nei colori 11

Sintesi additiva 12

Sintesi sottrattiva 12

I pigmenti nella storia 15

Paleolitico 17

Dalla Cultura egizia alla Cultura greca e latina 19

Medioevo 21

Rinascimento 23

Dal 1700 al 1800 24

1900 25

Progettazione del laboratorio didattico Le tavolozza dell’artista tra passato e presente 27

Allestimento del tavolo da esposizione e presentazione dei contenuti 27

A spasso con i pigmenti nella storia 28

I pigmenti e le tecnologie presentate 29

Reazioni proposte durante la presentazione del tavolo da esposizione 31

Variazione di colore a seguito della reazione oscillante di Belousov-

Zhabhotinsky catalizzata da Cerio (IV) 31

Variazione di colore per agitazione 33

Variazione di colore a seconda della temperatura 35

Variazione di colore a seconda dello stato di ossidazione, il “semaforo chimico” 36

Variazione del colore a seconda del pH 37

Allestimento delle postazioni 39

Presentazione del materiale illustrativo 42

Conclusioni 45

Glossario 47

Bibliografia e sitografia 49

Indice

“La tavolozza dell’artista tra passato e presente. Il ruolo della chimica nella produzione dei pigmenti” è un

laboratorio didattico nato dalla mia formazione in Scienza e Tecnologia per la Diagnostica e Conservazione

dei Beni Culturali e dalle mie esperienze come animatrice scientifica. Rispetto ai miei lavori passati1, grazie

alle competenze apprese durante il Master in Comunicazione delle Scienze, ho avuto un nuovo approccio

nell’ideazione e nella progettazione del laboratorio. Una diversa e più approfondita cura dei testi, la ricerca

del linguaggio appropriato a seconda del pubblico e del supporto utilizzato, un maggior numero di

strumenti per presentare i contenuti, sono elementi preziosi per comunicare la scienza.

Con questo progetto abbiamo l’obiettivo di mostrare come la scienza e l’arte si intreccino per migliorare le

caratteristiche dei pigmenti. Un importante apporto è stato quello della chimica degli ultimi secoli: a partire

da un cambio di rotta del 1700, che ha portato alla diffusione dei pigmenti artificiali, fino all’utilizzo dei

composti organici dal 1900.

Il laboratorio didattico è strutturato in due fasi: alla presentazione della storia dei pigmenti, da quelli antichi

a quelli moderni, con una serie di reazioni che cambiano colore per evidenziare lo stretto rapporto tra la

chimica e il “colore”, segue un’esperienza diretta per il pubblico, che sarà invitato a preparare la sua

tavolozza utilizzando pigmento in polvere e tre leganti diversi. Allestirò praticamente il laboratorio in

occasione di Non è magia, è Chimica 2015, una manifestazione annuale organizzata dal Dipartimento di

Scienze Chimiche dell’Università degli Studi di Padova2. Durante l’iniziativa, concepita per avvicinare i

visitatori al mondo del colore, il pubblico di riferimento è costituito da alunni delle scuole elementari.

Per presentare al meglio il laboratorio didattico ho preparato, utilizzando gli strumenti appresi durante il

Master, un poster e una brochure informativa.

Ho strutturato il lavoro di tesi anche come manuale delle istruzioni: potrà essere usato da insegnanti o

appassionati della materia. Infatti ho inserito, oltre ai contenuti teorici, tutte le informazioni utili ad allestire

il laboratorio e a preparare le postazioni didattiche. Le reazioni proposte, inoltre, hanno gradi di difficoltà

diversi in modo che l’operatore possa scegliere quali preparare in base alle proprie competenze e alla

possibilità di reperire i reagenti.

Punto di forza de “La tavolozza dell’artista tra passato e presente” è la sua duplice applicazione: mi

permetterà di comunicare la chimica sia in maniera diretta, realizzando il laboratorio, sia indiretta,

fornendo ad altri gli strumenti utili ad allestirlo.

1 Tra cui il laboratorio didattico progettato e realizzato presso il Museo di Scienze dell’Università degli Studi di Bari Aldo Moro in occasione di Gli strumenti storico-scientifici ad uso mineralogico del Museo di Scienze della Terra, Tesi di laurea triennale in Scienza e Tecnologia per la Diagnostica e Conservazione dei Beni Culturali, 2008-2009. 2 Il laboratorio tematico sarà inserito in un percorso didattico finalizzato ad evidenziare le applicazioni della chimica alla vita quotidiana.

Introduzione

Non esiste il colore, solo materiali colorati.

Jean Dubuffet, pittore francese3

3 Cito da P. Ball, Colore. Una biografia. Tra arte, storia e chimica, la bellezza e i misteri del mondo del colore. , BUR, Milano 2001, p. 31. 4 Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl, Fondamenti di fisica. Meccanica, termologia, elettrologia, magnetismo, ottica, Ambrosiana, Milano 1994, pp. 963 – 966. 5 ivi, pp. 960 – 963. 6 AA.VV. Anatomia umana e istologia, Minerva medica, Torino 2010, pp. 470 – 471.

La scienza nei colori

Il colore è un elemento sempre presente nel corso della nostra vita: basta guardarci intorno per averne

conferma.

È possibile apprezzare i diversi colori grazie alla luce e ai coni, cellule specializzate della nostra retina e, per

poter comprendere al meglio il complesso meccanismo della percezione visiva, è bene conoscere da vicino

questi due elementi.

La radiazione luminosa, secondo la teoria formulata da Maxwell4 è formata da onde elettromagnetiche,

costituite da una componente elettrica e da una magnetica (Figura 1), che si propagano nel vuoto con la

stessa velocità (ossia la “velocità della luce”, uguale per tutte le radiazioni elettromagnetiche e non solo per

quelle luminose).

A seconda della lunghezza d’onda, è possibile rappresentare con uno schema lo spettro elettromagnetico e

notare come, dai raggi gamma fino alle onde radio, l’intervallo di radiazione visibile sia solo di circa 300

nanometri [indicativamente da 400 nm (rosso) a 700 nm (violetto)]5: è in questo intervallo che vengono

visualizzate tutte le sfumature di colore che percepiamo intorno a noi (Figura 2).

La retina, membrana fotosensibile posizionata nella parte interna dell’occhio, è formata da diversi tipi di

cellule tra cui i fotorecettori, ossia bastoncelli e coni. I primi sono più sensibili alla luce crepuscolare, i coni

sono responsabili della discriminazione dei colori.6

Figura 1. (a sinistra) Rappresentazione della radiazione luminosa con la componente elettrica e la componente magnetica. Inoltre è rappresentata anche la lunghezza d'onda, ossia la distanza tra due creste o due ventri.

Figura 2. (a destra) Schema dello spettro elettromagnetico che mette in evidenza l’intervallo del visibile. Fonte immagine: Climate Science Investigation - Nasa.

Direzione di propagazione

Lunghezza d’onda

A seconda della situazione, la visione può avvenire seguendo una sintesi additiva o una sintesi sottrattiva.

Sintesi additiva7

La sintesi additiva si verifica solo se osserviamo sorgenti di luce. Quando guardiamo la televisione o lo

schermo del computer, gli occhi applicano la sintesi additiva che prevede la mescolanza di radiazioni

luminose. Ciò avviene perché gli stimoli del colore penetrano nell’occhio simultaneamente o in rapida

successione e raggiungono direttamente la retina incidendo sulla stessa area; questo meccanismo di visione

non implica nessun fenomeno fisico e l’occhio percepisce il colore come risultato di più stimoli.

In questo caso (Figura 3):

i tre colori primari sono rosso, verde e blu (Red, Green, Blue del sistema

RGB), che coincidono con le tre lunghezze d’onda principali individuate

dai coni;

la sovrapposizione di due colori dà un colore secondario (giallo da rosso

e verde, ciano da verde e blu, magenta da blu e rosso);

la somma di tutti i colori dà il bianco;

l’assenza di tutti i colori dà il nero.

Nei monitor o nei celebri dipinti del movimento puntinista (Figura 4) si verifica il fenomeno di mescolanza

additiva in media spaziale, dove ogni singolo colore è formato dalla somma di altri che sono disposti vicini

ma non sovrapposti: sarà il nostro occhio a fonderli e a restituirci il colore risultante.

Nei primi tentativi di cinematografia a colori o nel disco di Newton, il colore risultante è dato dalla

mescolanza additiva in media temporale, dove i

diversi stimoli colpiscono l’occhio in rapida

successione (con un intervallo minore di 0,1

secondi8) e si addizionano.

Sintesi sottrattiva9

Il nostro occhio non riceve solo radiazioni luminose

da parte di sorgenti, ma anche dai corpi illuminati.

Infatti, nell’osservazione di un quadro o di un

documento, è usata la sintesi sottrattiva secondo

cui la luce interagisce con un corpo prima di

raggiungere i nostri occhi. I pigmenti o l’inchiostro

assorbono determinate e specifiche frequenze della

Figura 4. Georges Seurat, Un dimanche après-midi à l'Île de la Grande Jatte, 1884-1886, Art Institute, Chicago.

12 La scienza nei colori

Figura 3. I colori della sintesi additiva.

7 Sergio Sammarone, Il colore, scheda di approfondimento di Tecniche di rappresentazione – Terza ed. di Moduli di disegno (2010). DOI: 6237. 8 Tempo di persistenza dell’immagine sulla retina, ossia il tempo che intercorre tra la visione di un’immagine e la scomparsa del suo ricordo sulla retina. Giuseppe Ruffo, L’occhio, scheda di approfondimento di Fisica: lezioni e problemi. Meccanica, Termodinamica, Campo elettrico e magnetico – Seconda ed. di Lezioni di fisica (2010). DOI: 6321. 9 Sergio Sammarone, op. cit.

luce e ne riflettono altre.

In questo caso (Figura 5):

i tre colori primari sono ciano, magenta e giallo (Cyan, Magenta, Yellow

del sistema CMY), che corrispondono ai colori secondari della sintesi

additiva;

la sovrapposizione di due colori dà un colore secondario (blu da ciano e

magenta, rosso da magenta e giallo, verde da giallo e ciano);

la somma di tutti i colori dà il nero;

l’assenza di tutti i colori dà il bianco.

Quando la luce bianca costituita dai diversi colori raggiunge un corpo, questo assorbe tutti i colori tranne

quello che osserviamo, che viene riflesso verso i nostri occhi. Infatti, la buccia del pomodoro di Figura 6.a,

assorbe tutta la radiazione tranne quella rossa che restituisce sotto forma di raggi riflessi, mentre se

consideriamo il limone di Figura 6.b, la sua buccia assorbe solo la radiazione blu riflettendo quella rossa

e verde che si combinano a dare il giallo. In sostanza, osserviamo un colore complementare a

quello assorbito.

Figura 5. I colori della sintesi sottrattiva.

Figura 6.a. (a sinistra) Radiazione assorbita e riflessa dalla buccia del pomodoro.

Figura 6.b. (a destra) Radiazione assorbita e riflessa dalla buccia del limone.

La scienza nei colori 13

I pittori erano da tempo abituati a lavorare con sostanze pericolose,

poiché il capriccio della natura ha donato ad alcune di esse i colori più intensi.

Philip Ball, chimico inglese10

10 P. Ball, op. cit., p. 160. 11 A. Zecchina, Alchimie nell’arte, Zanichelli, Bologna 2012, pp. 29 – 37. 12 P. Ball, op. cit., pp.127 – 130.

Il colore ha da sempre un ruolo importante nella storia dell’uomo, anche grazie alle sue diverse applicazioni

sotto forma di pigmento.

Le prime testimonianze relative all’uso dei pigmenti risalgono a circa 200 mila anni fa: nelle caverne Twin

Rivers, in Zambia, sono stati rinvenuti mucchietti di pigmenti che, si pensa, possano essere stati utilizzati

per colorare il corpo durante riti funebri o di fertilità11.

Bisogna tuttavia aspettare un po’ per vedere i primi risultati dell’ingegno dell’uomo. Infatti, è solo con la

civiltà egizia che, oltre a nuovi pigmenti naturali, si assiste alla diffusione del primo pigmento artificiale: il

“blu egizio”, ottenuto dalla cottura di tre componenti diversi che risale al 3100 a.C..

Dal Medioevo, anche grazie ai commerci con l’Oriente, la tavolozza dell’artista si arricchisce di nuovi colori

e nuove tonalità. Degni di nota, soprattutto per comprendere il successivo e importante ruolo della chimica,

sono il blu oltremare, la biacca, il litargirio, il verde smeraldo e il cinabro. Bellezza, costo contenuto o facilità

di preparazione, erano caratteristiche connesse tuttavia ad innumerevoli controindicazioni.

Il blu oltremare era ricavato dal lapislazzuli (Figura 7), una pietra

semipreziosa usata per lo più a scopo ornamentale costituita da

lazurite (azzurra), carbonato di calcio (bianco) e pirite (oro). Il processo

di estrazione della lazurite avveniva mediante un complesso e lungo

procedimento descritto da Cennino Cennini ne Il libro dell’arte (XIV-XV

secolo d.C.). Per quello che riguarda la sua provenienza, Filarete,

architetto fiorentino, nel 1494 scrisse «Il blu più bello è ricavato da

una pietra e proviene da terre al di là dei mari, ed è per ciò detto

“oltremare”». Infatti, il lapislazzuli era estratto nell’attuale

Afghanistan, dove è stata individuata la presenza di questo blu in

dipinti murali risalenti al VI-VII secolo d.C..

Da questi due fattori, ossia l’elaborato procedimento di estrazione del pigmento dalla roccia e la

provenienza da territori lontani, deriva il suo elevato costo, in alcuni casi maggiore dell’oro12, giustificato

solamente dallo splendore del risultato ottenuto.

La biacca, carbonato basico di piombo, era il bianco più diffuso nel Medioevo perché poco costoso. Quando

però, dall’essere usato nel settore delle Belle Arti, venne diffuso anche come componente delle vernici, ci si

rese conto degli effetti negativi che produceva e dei danni subiti dai lavoratori a causa del piombo, suo

Figura 7. Lapislazzuli afghano. Foto di Parent Géry

I pigmenti nella storia

http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:Parent_G%C3%A9ry&action=edit&redlink=1

costituente velenoso. Esso è responsabile del saturnismo, una malattia che presenta dei sintomi molto

simili alla bronchite che si riconosce dalla presenza di un orletto gengivale di colore nero. Il metallo, inoltre,

si accumula a livello del sistema nervoso centrale provocando disturbi mentali e compete con il calcio a

livello osseo determinando osteoporosi.

Gli stessi problemi causava il litargirio, ossido di piombo di colore giallo, usato dal XV al XIX secolo d. C..

Il verde smeraldo, realizzato nel 1814 dal produttore di vernici Wilhelm Sattler e dal farmacista Friedrich

Russ13, divenne presto un elemento insostituibile sia tra i pittori sia per le decorazioni di interni. La sua

originale tonalità di verde e il suo economico processo di produzione fecero passare in secondo piano il suo

tossico contenuto di arsenico. Fu il Times, nel 1860, a descrivere i pericoli legati al suo utilizzo. La leggenda

vuole che Napoleone sia morto

a causa dei vapori di arsenico

emanati dal verde smeraldo

delle pareti umide della sua

dimora sull’isola di

Sant’Elena14.

Il cinabro, solfuro di mercurio

color rosso intenso, risulta

altamente tossico per la

presenza del mercurio. Questo

metallo, infatti, causa danni al

sistema gastrointestinale,

respiratorio, nervoso, renale ed

epatico provocando una serie

di disturbi tra cui tremore,

perdita di denti, danni al

sistema epatico.

Come si può chiaramente

intuire, è stato necessario ingegnarsi per avere a disposizione pigmenti più economici, rispetto al blu

oltremare, e non dannosi per la salute dei produttori, degli artisti e dei fruitori. Nel corso della storia,

diversi sono stati i pigmenti alternativi proposti grazie allo sviluppo del settore chimico.

Famoso sostituto di numerosi pigmenti blu naturali è il Blu di Prussia. Realizzato accidentalmente nel 1704,

esso è un ferrocianuro ferrico in cui le specie Ferro (II) e Ferro (III) coesistono; le formule chimiche più

comunemente accettate sono KFeIII[FeII(CN)6] e Fe4III[FeII(CN)6]3

15. Nei primi trent’anni del 1800 si ha una

notevole produzione di pigmenti sintetici a base di cobalto, cromo, cadmio e si diffondono su vasta scala il

blu oltremare e il blu cobalto artificiali. Nel 1935 viene creato un gruppo di pigmenti completamente nuovo

13 ivi, pp. 164 – 165. 14 ibidem. 15 G. M. Negrin, Il blu di Prussia dei Gabinetti cinesi di Villa della Regina (TO); caratterizzazione e sintesi chimica di simulazione, Tesi triennale 2004-2005 – Università degli Studi di Padova, pp. 9 – 23.

Figura 8. Nella bottega del pittore erano preparati anche i pigmenti necessari. Philips Galle, A Painter's Workshop, c. 1595, Rijksmuseum, Amsterdam.

16 I pigmenti nella storia

che introduce le molecole organiche in sostituzione delle strutture metalliche: i composti organometallici di

cui il Blu Ftalocianina (CuC32H16N8) è il progenitore.

Il primo pigmento usato per sostituire la biacca è stato, nel 1782, il bianco di zinco (ZnO): non era tossico e

non scuriva dopo l’applicazione. Quest’ossido era conosciuto già al tempo dei Greci come sottoprodotto

bianco e lanuginoso della lavorazione dell’ottone e, proprio per il suo aspetto, era noto nel periodo

medioevale come lana philosophica. I vantaggi legati al suo utilizzo sono stati accompagnati da una serie di

svantaggi come il costo elevato, circa quattro volte quello della biacca16, e i lunghi tempi di asciugatura

nella tecnica ad olio. Nel corso di un secolo, grazie a nuove tecnologie chimiche di produzione e messa in

opera, questi problemi furono superati; infatti ritroviamo questo nuovo pigmento nelle opere di Van Gogh

e Cézanne. Successivamente fu affiancato dal bianco di titanio, una miscela di ossido di titanio (TiO2),

solfato di calcio (CaSO4) e solfato di bario (BaSO4) caratterizzata da una maggiore stabilità a luce e umidità.

Oggi si ricorre ai composti organici per realizzare i diversi colori come le ftalocianine metalliche (in cui

l’elemento metallico è il rame) per i blu e i verdi o i composti azoici, che contengono un gruppo diazo

(-N=N-), per i rossi e i gialli. Inoltre, nel 1953 vengono ideate le emulsioni acriliche, un tipo di pittura facile

da usare e diluibile in acqua. Esse sono costituite da piccole gocce del polimero cariche di pigmento e

disperse in acqua; via via che lo strato di vernice si asciuga, l’acqua evapora e l’acrilico diventa una pellicola

robusta ma flessibile. Una volta asciutta, la vernice risulta anche impermeabile all’acqua. I vantaggi di

questa nuova pittura sono molteplici: può dare effetti simili all’olio o all’acquerello e asciuga in breve

tempo. A tal proposito, David Hockney scrisse: “Quando usavo i colori a olio dovevo sempre lavorare

almeno a tre o quattro quadri contemporaneamente, perché allora potevo continuare a dipingere ogni

giorno… bisognava aspettare che asciugassero. Ora invece è possibile lavorare tutto il tempo a un’opera

sola”17.

Di seguito sono riportati alcuni pigmenti usati nel corso della storia con l’indicazione, oltre che del nome,

della composizione e della tecnica di utilizzo, anche del metodo di preparazione dell’epoca storica di

riferimento.

Paleolitico

Nome Glaucofane, dal greco γλαυκός φαίνεσθαι (glauco phainestai, “apparire celeste”) in

allusione al suo colore

Nome antico: Abriacanite

Composizione Silicato complesso di sodio, magnesio e alluminio con formula chimica

[Na2][Mg3Al2](Si8O22)(OH)2.

Preparazione Macinazione del minerale stesso.

Tecnica d’uso Tempera

16 P. Ball, op. cit., pp. 127 – 130. 17 Cito da P. Ball, op. cit., p. 332.


Nome Ocra gialla, dal greco okhròs (“giallo”)

Nomi antichi: Ocria, Ocrum, Ogra, Ochra

Sinonimi: Terra Gialla, Ocra Romana, Ocra Dorata, Sile Marmoroso, Sile Attico, Ocra Spagnola, Ocra Avana,

Ocra di Oxford, Ocra Gialla di Verona, Sil

Composizione Limonite [FeO(OH)·nH2O], terra naturale, è costituita da lepidocrite (γ-FeO·OH) e goethite

(α-FeO·OH) e contiene spesso impurezze di SiO2, Fe2O3.

Preparazione Macinazione, lavaggio e asciugatura della terra.

Tecnica d’uso Affresco e tempera

Nome Terra rossa o ematite dal greco αιμα (“sangue”); infatti, secondo il filosofo greco Teofrasto

(371-287 a.C.), sarebbe sangue solidificato18

Nomi antichi: Brunus, Bularminium

Sinonimi: Oligisto micaceo, Colcotar, Terra di Pozzuoli, Rosso inglese, Sinopia, Rubrica, Terra rossa di

Verona, Rosso Ercolano, Rosso pompeiano, Terra rossa di Venezia

Composizione Puro ossido di ferro anidro con formula chimica Fe2O3.

Curiosità La Terra rossa è chiamata anche Sinopia (da Sinope, il luogo di origine sul Mar Nero), ed è

Cosa sono i pigmenti?

I pigmenti sono polveri colorate insolubili nei mezzi con cui vengono miscelate. Essi

possono avere natura organica o inorganica e possono essere naturali o sintetici a

seconda della loro origine.

I pigmenti naturali sono stati utilizzati fin dall’antichità ed erano costituiti da terre,

piante e sangue animale dispersi in mezzi come saliva o grassi animali. Essi, perdendo il

proprio significato originario, ne acquisivano uno del tutto nuovo, decorando il corpo o

le caverne.

I pigmenti sintetici o artificiali si diffondono a partire dalla seconda metà del Settecento

grazie all’avvento dell’industria chimica e mettono a disposizione dell’artista la

possibilità di sperimentare illimitate combinazioni.

I pigmenti si dividono in due classi: inorganici e organici. I primi hanno origine minerale

e possiedono una struttura cristallina ben definita; i secondi sono composti

essenzialmente da carbonio e idrogeno e costituiscono la quasi totalità delle lacche

(come l’Alizarina, che si ottiene dalle radici della robbia, o l’Indaco, ricavato dalle foglie

dell’Indigofera tinctoria).

18 Mindat - database di mineralogia, http://www.mindat.org/min-1856.html (consultato il 2 dicembre 2014).


descritta anche dallo scrittore latino Plinio il Vecchio (23 – 79 d.C.) differenziandone le due tipologie: minus

rubra (meno rossa) e inter has media (con una tonalità di rosso intermedia).

Preparazione Macinazione, lavaggio e asciugatura della polvere ferrosa del minerale corrispondente.

Tecnica d’uso Affresco, tempera e olio

Nome Bianco di calce

Nome antico: Biancozzo

Sinonimi: Bianco di Firenze, Calce spenta, Gesso di Firenze

Composizione Idrossido di calcio con formula chimica Ca(OH)2 che, a seguito della reazione con l’anidride

carbonica, diventa CaCO3.

Preparazione Cottura del calcare a 900 °C, successiva idratazione, diluizione in acqua e infine

setacciatura.19


Nome Nero di carbone

Sinonimi: Nero di quercia, Nero di susino

Composizione Carbonio e impurità.

Preparazione Macinazione del carbone di quercia o di rovere.

Tecnica d’uso Affresco

dalla Cultura egizia alla Cultura greca e latina

Nome Blu egiziano

Nomi antichi: Lomentum, Cyanos sceuatos

Sinonimi: Fritta d’Alessandria, Blu pompeiano, Blu Ercolano, Fritta blu, Blu sinterizzato

Composizione Doppio silicato di rame e calcio con formula chimica CaO·CuO·4SiO2.

Curiosità Può essere facilmente confuso con l’azzurrite a causa della sua tonalità azzurra tendente al

verde. È stato il pigmento più studiato dell’antichità: già Vitruvio ne descrive la preparazione nel I secolo

d.C..

Preparazione Fusione di sabbia (silice con formula chimica SiO2), una sorgente di rame [come la malachite

con formula chimica Cu2(CO3)(OH)2 o anche rame puro], carbonato di calcio (CaCO3) e carbonato di sodio

(Na2CO3) che agisce da fondente per abbassare la temperatura di fusione della miscela. La temperatura di

fusione raggiunta non doveva superare i 1000 °C, altrimenti il prodotto rischiava di decomporsi, ed era

mantenuta a 800 °C per 10-100 ore.

Tecnica d’uso Affresco

19 G. Montagna, I Pigmenti, prontuario per l’arte e il restauro, Nardini, Firenze 1993, scheda 27.


Nome Litargirio

Nomi antichi: Spuma argenti

Sinonimi: Giallo ossido di piombo, Giallo di piombo

Composizione Monossido di piombo con formula chimica PbO.

Tossicità Provoca il saturnismo (dal latino saturnus, simbolo alchimistico del piombo), una malattia

causata dal piombo e dai suoi composti, riconoscibile dalla formazione di un orletto gengivale nero dovuto

al metallo. Esso, inoltre, si accumula a livello del sistema nervoso centrale, danneggiandolo, e compete con

il calcio a livello osseo determinando l’osteoporosi.

Curiosità Se riscaldato a 400 °C si trasforma in minio, pigmento di colore rosso. Con riferimento alla sua

tossicità, è plausibile possa essere responsabile dei disturbi caratteriali di alcuni pittori tra cui Van Gogh e

Caravaggio o della morte di Goya, che inumidiva i pennelli con la bocca.

Preparazione Riscaldamento del piombo fuso in presenza di aria.20

Tecnica d’uso Tempera e olio

Nome Cinabro di miniera

Nomi antichi: Senauro, Cinabrum, Vermilium, Cinaprio

Sinonimi: Cinabro di mercurio, Vermiglione, Cinnabarite, Cinabro della Cina, Cinabro d’Olanda, Vermiculum,

Cinnabarium

Composizione Solfuro di mercurio con formula chimica HgS.

Tossicità A causa della presenza del mercurio, è un pigmento tossico per inalazione. I danni causati sono

a livello del sistema gastrointestinale, nervoso, respiratorio, renale ed epatico e si manifesta con diversi

sintomi tra cui tremore, disturbi motori e sensoriali e perdita dei denti.

Preparazione Se naturale, il cinabro è ottenuto dalla macinazione del minerale corrispondente che, al

tempo dell’antica Roma, proveniva dalle miniere di Almaden in Spagna sudoccidentale. Se artificiale,

invece, si ottiene da una miscela di cinque parti di mercurio e una parte di zolfo in una soluzione

concentrata di idrossido di potassio (KOH). Questa va riscaldata in un recipiente a collo stretto e, per

condensazione, il solfuro di mercurio si accumula sulla cima del recipiente che viene rotto per prelevarlo. Il

pigmento ottenuto è di colore nero, ma da una macinazione prolungata vira al rosso.

Tecnica d’uso Tempera, affresco e olio

Nome Bianco di piombo

Nomi antichi: Cerussa, Cerussite

Sinonimi: Bianco di Kremser, Biacca, Bianco di Genova, Bianco di Londra, Bianco inglese, Bianco di Venezia,

Bianco di Kremniz, Bianco olandese, Bianco di Amburgo, Bianco di Nottinghen, Bianco d’argento

Composizione Carbonato basico di piombo con formula chimica 2PbCO3·Pb(OH)2.

Tossicità Come il litargirio, a causa della comune presenza di piombo.

20 ivi, scheda 80.


Preparazione Se naturale, il bianco di piombo si trova in natura come idrocerussite. Se artificiale, l ’antico

processo di sintesi prevede di porre, in un locale chiuso per tre mesi, delle strisce di piombo in recipienti di

terracotta in presenza di aceto e sterco animale. L’azione combinata di acido acetico, ossigeno e anidride

carbonica (dovuta alla fermentazione dello sterco), forma il carbonato basico di piombo sulla superficie

delle strisce. In dettaglio, le reazioni che si sviluppano sono le seguenti:

Pb + CH3COOH → Pb(CH3COO)2

Pb(CH3COO)2 + CO2 + O2 → 2PbCO3·Pb(OH)2.

Le incrostazioni di bianco di piombo vengono poi raccolte, lavate ed essiccate.21


Nome Nero fumo

Nome antico: Altramento

Sinonimi: Fuliggine, Fumo di ragne, Nero di bugia, Nero di candela, Nero di catrame

Composizione Carbonio amorfo.

Preparazione Combustione incompleta di sostanze organiche molto ricche in carbonio.


Medioevo

Nome Blu oltremare naturale, il cui nome deriva dalla provenienza stessa del pigmento: Siria,

Palestina, Egitto, luoghi oltremare

Nomi antichi: Lazzulite, Oltra marino, Lazur, Sappheiros

Sinonimi: Lapislazzuli naturale, Bleu de Garance, Cynus schythico, Azzurro oltremarino, Azzurro di Baghdad

Composizione Allumosilicato di sodio polisolfuro con formula chimica 3Na2O·Al2O3·6SiO2·2NaS.

Curiosità Il costo del pigmento superava, talvolta, quello dell’oro a causa della difficoltà di reperimento e

di produzione.

Preparazione Si ottiene dal lapislazzuli, una roccia composta da due minerali del gruppo della sodalite

che conferiscono la colorazione azzurra: la lazurite [Na3Ca(Al3Si3O12)S] per il 25-40% e la hauynite

[Na4Ca2Al6Si6O22S2(SO4)Cl0,5]; sono spesso presenti calcite (CaCO3), di colore bianco, e pirite (FeS2) che dà le

tipiche venature dorate. Il processo di estrazione del pigmento è piuttosto complesso e prevede la

macinazione, il lavaggio della roccia e l’estrazione delle sole componenti azzurre. Successivamente si passa

ad un’ulteriore purificazione e successiva polverizzazione.


Nome Giallo Marte

Nomi antichi: Crocus Martis

21 P. Ball, op. cit., pp. 70 – 72.


Sinonimi: Giallo ossido

Composizione Ossido idrato di ferro e alluminio con formula chimica Fe2O3·nH2O+Al2O3.

Preparazione Precipitazione di un sale solubile di ferro e di un sale di allume con una sostanza alcalina,

successivo lavaggio e, infine, accurata asciugatura.22


Nome Minio, il cui nome deriva probabilmente dal fiume Minus nel nordovest della Spagna

dove era estratto

Nomi antichi: Cerussa usta, Siricum, Stoppium, Stoium

Sinonimi: Rosso di Saturno, Rosso piombo, Secondarium minium, Rosso di Parigi, Sandraco, Sandyx,

Sarendy, Usta, Minio comune

Composizione Ossido misto di piombo con formula chimica Pb3O4 (2PbO·PbO2).

Tossicità Come il litargirio e la biacca, a causa della comune presenza di piombo.

Curiosità Era un pigmento particolarmente usato nelle miniature, infatti le parole “miniatura” e

“miniatore” derivano da qui.

Preparazione Il minio si poteva ottenere in due modi diversi: dalla calcinazione di carbonati di piombo

(come cerussite o idrocerussite) secondo la seguente reazione PbCO3 → Pb3O4 + CO2 e dall’arrostimento del

piombo metallico. In questo secondo caso, era necessario mescolare il materiale fuso in una fornace aperta

ad una temperatura di 300-500 °C, per ottenere il massicot (monossido di piombo [PbO], usato come

pigmento giallo) e il minio.

Tecnica d’uso Olio

Nome Bianco San Giovanni

Sinonimi: Bianco di Cennini, Bianco secondo Armenini

Composizione Carbonato di calcio con formula chimica CaCO3, che deriva dalla reazione tra Ca(OH)2 e CO2.

Curiosità Cennino Cennini sottolinea di non confonderlo con il semplice bianco di calce.

Preparazione Calce spenta ridotta in polvere e immersa in acqua per otto giorni, mescolando e

cambiandola ogni giorno. Successivamente formare dei piccoli panetti da asciugare al sole e macinarli.

Maggiore sarà il tempo di asciugatura, più bianco sarà il colore del pigmento ottenuto.23


Nome Grafite, dal greco γράφω (grafo), “io scrivo”

Nome antico: Pria negra

Sinonimi: Lapis, Piombaggine, Nero di piombo

Composizione Carbonio in forma cristallina, silice, ossido di ferro, calce, magnesio.

22 G. Montagna, op. cit., scheda 68. 23 Cennino Cennini, Il libro dell’arte a cura di Fabio Frezzato, Neri Pozza, Vicenza 2004, pp. 103 – 107.


Curiosità La grafite è nota anche come “mica dei pittori” per il suo aspetto lamellare e per la caratteristica

di lasciare tracce su carta.

Preparazione Macinazione, purificazione e lavaggio dell’omonimo minerale.

Tecnica d’uso Disegno

Rinascimento

Nome Blu di smalto

Sinonimi: Smaltino, Vetro di cobalto, Azzurro di vetro, Blu imperiale, Blu Eschelle, Blu di Sassonia

Composizione Vetro potassico contenente potassio [SiO2 (65%), K2O (15%), Al2O3 (5%), CoO

(10%)]24.

Preparazione Fondere una miscela contenente quarzo, ossido di cobalto, carbonato di potassio con sali di

alluminio.

Tecnica d’uso Tempera, olio e affresco

Nome Giallo di Napoli

Nomi antichi: Giallorino, Giallolino

Sinonimi: Giallo minerale, Giallo di Antimonio, Giallo di Meremé, Giallo di Pinard c/s, Giallo di Thenard

Composizione Antimoniato basico di piombo con formula chimica Pb3(SbO4)2.

Preparazione Si ottiene a seguito dell’ossidazione di antimonio fuso in corrente d’aria, aggiungendo 12

parti di antimonio, 8 di minio e 4 di ossido di zinco.25


Nome Realgar, nome che deriva dall’arabo rahj al ghar, “polvere di miniera”

Nomi antichi: Risalgallo, Risigallo, Risigale

Sinonimi: Realgar di Orpimento, Rahjal-Gar, Sandaraca

Composizione Arsenico bisolfuro con formula chimica As4S4.

Tossicità A causa della presenza dell’arsenico, è un pigmento particolarmente tossico.

Preparazione È estratto dall’omonimo minerale.

Tecnica d’uso Tempera

Nome Biacca (vedi Medioevo)

Nome Nero carbone (vedi Paleolitico) o Nero fumo (vedi dalla Cultura egizia alla Cultura

greca e latina)

24 G. Montagna, op. cit., scheda 16. 25 ivi, scheda 69.


26 G. M. Negrin, op. cit., p. 20. 27 Si rimanda al glossario per approfondire la ricetta. 28 G. M. Negrin, op. cit., pp. 22 – 23. 29 G. Montagna, op. cit., scheda 65. 30 ivi, scheda 123.

Dal 1700 al 1800

Nome Blu di Prussia

Sinonimi: Blu di Berlino, Blu di Amburgo, Blu minerale, Blu all’olio, Blu Diesbach, Blu Williamson,

Blu d’Anversa, Blu di Sassonia, Blu all’acqua, Blu cinese, Blu nuovo

Composizione Ferrocianuro ferrico in cui le specie Ferro (II) e Ferro (III) coesistono; le formule chimiche

più comunemente accettate sono KFeIII[FeII(CN)6] e Fe4III[FeII(CN)6]3.26

Preparazione La preparazione, seguendo la ricetta del 1724, è piuttosto lunga e complessa,27 mentre la

ricetta moderna prevede la preparazione di due soluzioni diverse: nella prima è necessario sciogliere 2 g di

ferro cloruro (FeIIICl3) in 100 mL di acqua deionizzata, nella seconda sciogliere 1 g di ferrocianuro di potassio

(K4[Fe(CN)6]) in 200 mL di acqua deionizzata. Una volta pronte, le due soluzioni devono essere unite e

lasciate riposare. Il pigmento accumulatosi sul fondo va filtrato e asciugato.28


Nome Giallo di cadmio

Sinonimi: Giallo Brillante, Giallo aurora

Composizione Solfuro di cadmio e ossido di zinco con formula chimica CdS + ZnO.

Preparazione Se naturale, deriva dalla macinazione della greenokite, un solfuro di cadmio. Se artificiale,

si prepara a seguito della precipitazione di una soluzione di un sale di cadmio con idrogeno solforato.29


Nome Rosso di cadmio

Composizione Solfuro di cadmio con formula chimica CdS.

Preparazione Partendo dal nitrato di cadmio, con l’ausilio della soda Solvay, si determina la precipitazione

del carbonato che si scalda con fiori di zolfo; oppure facendo reagire il solfato di cadmio con solfuro

sodico.30


Nome Bianco di zinco

Sinonimi: Fiori di zinco, Bianco di neve, Lana chimica, Bianco assoluto, Lana filosofica, Bianco di

china

Composizione Ossido di zinco con formula chimica ZnO.

Curiosità Questo composto era già conosciuto nel Medioevo e utilizzato dagli alchimisti con il nome di


lana filosofica, ma mai utilizzato come pigmento. Nell’uso in pittura, cristallizza nel tempo, diviene vitreo e,

di conseguenza, tende a screpolarsi facilmente. Per questo motivo, solitamente, è bene mescolarlo con altri

pigmenti per attenuare l'inconveniente.

Preparazione In passato, era ottenuto come sottoprodotto della lavorazione dell’ottone. Industrialmente

può essere realizzato mediante due processi diversi: il metodo europeo, che prevede il riscaldamento dello

zinco metallico fino a 1000 °C facendo reagire i vapori con l’ossigeno dell’aria per determinarne

l’ossidazione; il metodo americano, invece, consiste nella torrefazione dei minerali di zinco.


Nome Nero carbone (vedi Paleolitico) e Nero fumo (vedi dalla Cultura egizia alla Cultura

greca e latina)

1900

Nome Blu primario – Cyan, il cui nome deriva dall'inglese cyan, dal latino cyanus e questo dal

greco ky´anos “azzurro”

Composizione Colore a base di ftalocianina beta, un composto organico con formula chimica C32O18N8.

Nome Giallo primario

Composizione Colore a base di Giallo Hansa 10 G e Giallo Hansa G.

Nome Rosso primario – Magenta

Composizione Colore a base di quinacridone, una molecola organica con formula chimica

C20H12N2O2.

Curiosità Il colore magenta è stato realizzato nel 1859 da François-Emmanuel Verguin ossidando l'anilina

grezza con cloruro stannico. Questo color porpora ha avuto larga diffusione dopo la battaglia di Magenta

(1859), con riferimento al colore dei pantaloni degli zuavi francesi.

Nome Bianco di titanio

Composizione Colore a base di biossido di titanio (TiO2), solfato di calcio (CaSO4) e solfato di

bario (BaSO4).

Preparazione In passato era prodotto estraendo il titanio dall’ilmenite, un ossido di titanio e ferro, e dalla

successiva neutralizzazione e calcinazione.

Nome Nero di Marte

Composizione A base di ossido di ferro sintetico con formula chimica Fe2O3.

Preparazione Calcinazione del giallo di Marte, un ossido idrato di ferro e alluminio (Fe2O3·nH2O+Al2O3).


Fascia di età del pubblico coinvolto Bambini dai 6 agli 11 anni.

Tempi Circa 50 minuti.

Obiettivo Far comprendere agli alunni come la pittura abbia una solida base chimica ed evidenziare

come, a partire dal 1900 e grazie all’industria chimica, l’arte sia diventata accessibile ad un maggior numero

di pittori e fruitori.

Organizzazione Il laboratorio didattico prevede un tavolo da esposizione e tre postazioni diverse attrezzate

ognuna per cinque bambini, prevedendo un gruppo di 15 bambini (Figura 9).

Allestimento del tavolo da esposizione e presentazione dei contenuti

Sul tavolo da esposizione sono presentati alcuni pigmenti, usati dal Paleolitico ai nostri giorni, per mostrare

come i materiali utilizzati siano cambiati nel corso del tempo e come la chimica abbia contribuito ad

ottenere colori più brillanti, stabili e facili da preparare. Durante la presentazione è opportuno adattare i

contenuti alla risposta del pubblico, dando priorità agli esempi pratici e più semplici.

Figura 9. In alto, il tavolo da esposizione. In basso, le tre postazioni allestite per svolgere le attività. Esse sono realizzate con due tavoli trapezoidali (o circolari), per rendere più agevole il lavoro di cinque alunni e consentire all’operatore o all’insegnante di supervisionare l’attività (sfruttando il lato “vuoto”).

31 Cito da P. Ball, op. cit., p. 31.

La chimica è l’arte di… produrre numerose sostanze artificiali

più adatte di qualsiasi sostanza naturale alle necessità di varie arti.31

William Cullen, chimico scozzese, c. 1766

Progettazione del laboratorio didattico

La tavolozza dell’artista tra passato e presente

32 A. Zecchina, op. cit., pp. 29 - 40.

Gli intervalli storici individuati sono tre:

1) dal Paleolitico al 500,

2) dal Medioevo al Rinascimento,

3) dalla metà del 1700 ai nostri giorni.

A spasso con i pigmenti nella storia

dal Paleolitico al 500

Due delle prime e più note testimonianze dell’uso

dei pigmenti sulle pareti delle caverne risalgono a

circa 15 mila anni prima di Cristo e sono

rappresentate dalle grotte di Lascaux, nel sud

della Francia, e da quelle di Altamira, nel nord

della Spagna (Figura 10). In entrambi i casi sono

raffigurati animali colorati con pigmenti

facilmente reperibili in natura: carbone, per il

nero, e ossidi di ferro [ematite (Fe2O3) e i suoi

prodotti di idratazione], per le tonalità che vanno

dal rosso al giallo.

Nel Neolitico (10 mila - 5 mila a.C.), a questi

pigmenti principali si aggiunge il bianco

[carbonato di calcio (CaCO3)] preparato dal riscaldamento e dall’essiccazione delle ossa degli animali.32

Con la civiltà Egizia (4 mila - 100 a.C.), fanno il loro ingresso nuovi pigmenti sia naturali sia artificiali. I primi

erano ottenuti dalla macinazione di minerali di rame come la malachite (verde) e l’azzurrite (blu), di solfuri

di arsenico come l’orpimento (giallo oro) e il realgar (arancio) o del lapislazzuli, roccia da cui si ottiene la

lazurite di colore blu intenso. Tra i primi pigmenti artificiali ritroviamo il blu egizio, ottenuto fondendo

sabbia, malachite, carbonato di calcio e natron, che divenne il simbolo dell’arte egizia. Notevole è anche

l’uso dei pigmenti nell’arte cosmetica: dalla polvere di galena (PbS) per tingere di nero le palpebre, all’ocra

rossa per le labbra.

I latini, successivamente, contribuiscono ad arricchire la tavolozza con minio e rosso pompeiano (entrambi

di colore rosso), stannato di piombo e giallorino (entrambi di colore giallo).

dal Medioevo al Rinascimento

Nel periodo medioevale, grazie agli esperimenti alchemici, sono prodotti nuovi pigmenti che

risultano più brillanti e duraturi di quelli precedenti; tra questi ritroviamo il vermiglione (rosso) ottenuto dal

cinabro (HgS). Inoltre, vengono riscoperte le tecniche per sintetizzare l’orpimento e il giallo piombo-stagno

di tipo II, già conosciute in passato, e valorizzati il blu oltremare e il giallorino.

Figura 10. Dipinto delle grotte di Altamira, nel nord della Spagna, realizzato con terre e nero carbone. Fonte immagine: Museo de Altamira y D. Rodríguez

28 Progettazione del laboratorio didattico

La tavolozza dei pittori rinascimentali è

costituita principalmente da biacca, giallo di

Napoli, orpimento, blu oltremare,

vermiglione, verdigris, ocre rosse e gialle e

nero carbone. Novità dell’epoca è lo

smaltino, preparato da una polvere di vetro

blu, in precedenza colorato con composti di

cobalto (Figura 11).

Nel 1600, a seguito dei numerosi scambi

commerciali nel Mediterraneo, sono

disponibili nuovi pigmenti come il giallo

indiano (giallo), la gommagutta (arancio), la

terra di Kassel (bruno).

dalla metà del 1700 ai nostri giorni

Dalla metà del 1700, la tavolozza pittorica si

rinnova e si arricchisce: nuovi colori e nuovi

modi per realizzarli fanno presto intuire i

grandi cambiamenti che avverranno di lì a

poco nel mondo dell’arte. Infatti, grazie alle nuove tecnologie e alle nuove ricerche sviluppate, la maggior

parte dei pigmenti naturali viene sostituita da quelli sintetici. Ad esempio la biacca, pigmento tossico a

causa della presenza di piombo, viene sostituita dal bianco di zinco e poi dal biossido di titanio; il blu

oltremare sintetico subentra al blu lapislazzuli, pigmento più costoso dell’oro perché proveniente da

territori all’epoca lontani da raggiungere e difficile da preparare; e così via.

Grande innovazione è, nel 1840, l’introduzione dei tubetti di stagno con i colori pronti per essere usati; fino

a questo momento ogni artista doveva provvedere da sé a prepararli.

A partire dal 1900 si dà il via al commercio dei pigmenti sintetici e l’arte diventa accessibile a tutti. In questo

periodo, aumenta il numero di artisti che possono comprare i tubetti di colore e aumentano gli acquirenti

delle produzioni artistiche di ogni genere. L’arte conosce il suo periodo di massima diffusione. Alcune classi

di pigmenti sintetici più diffusi sono le ftalocianine (per i verdi), i quinacridoni (per i rossi) e gli azopigmenti

(per le tonalità che vanno dal giallo al rosso).

Via via che la chimica si sviluppa ed acquista identità, il suo contributo all’arte diviene progressivamente più

rilevante. Diventano sempre più ampie le possibilità di creare nuovi colori in modo più semplice, economico

e, soprattutto, senza rischi per la salute.

I pigmenti e le tecnologie presentate

Ogni macroperiodo individuato è caratterizzato da analoghe tecniche utilizzate e mostra i pigmenti o le

tecnologie utili per prepararli. In particolare per

dal Paleolitico al 500: sono esposti, ridotti in povere, alcuni tra i pigmenti più diffusi tra cui le terre, il

nero carbone e il blu egiziano. In questo periodo, infatti, i pigmenti erano ricavati da risorse

Figura 11. Tiziano Vecellio, Bacco e Arianna, 1520-1523. Londra, National Gallery. Tra i pigmenti usati oltremare, malachite, biacca, verdigris, ocra, vermiglione come indicato in A. Zecchina, op. cit., p. 117.

verdigris

vermiglione

biacca

ocra

blu oltremare

Progettazione del laboratorio didattico 29

naturali, come rocce e piante, che erano semplicemente macinate, lavate ed, eventualmente,

essiccate.

Tutte le terre, tranne quelle nere, contengono minerali a base di ferro che conferiscono una vasta

gamma di colorazioni:

le terre gialle sono a base di limonite [FeO(OH)·nH2O],

le terre rosse sono costituite da ematite (Fe2O3),

le terre d’ombra presentano ossidi di manganese [derivati da pirolusite (MnO2), hausmanite

(Mn3O4)] e ferro dispersi su una base argillosa,

le terre verdi sono a base di silicati idrati di ferro, magnesio e alcali.

Il nero carbone si otteneva dal carbone da legna.

Il blu egiziano (Figura 12), invece, può

essere considerato come il primo

pigmento artificiale della storia.

Conosciuto anche con il nome di fritta

egizia, era ricavato fondendo vetro

(silice), carbonato di calcio, carbonato

di sodio (natron) e un minerale di

colore verde (spesso malachite).

dal Medioevo al Rinascimento: sono

mostrate (a solo scopo espositivo)

alcune installazioni usate per ottenere

alcuni dei pigmenti artificiali come la

biacca o il verderame. Questo è il

periodo storico in cui si svilupparono

l’alchimia e la capacità di ottenere

nuovi materiali.

La biacca, carbonato basico di piombo di colore bianco, era ottenuta seguendo un procedimento

ben preciso.

[…] si ponevano striscioline di piombo in vasi di terracotta con uno scomparto separato

per l’aceto; questi venivano poi impilati in un deposito sigillato, assieme a concime

animale. I vapori dell’aceto trasformano il piombo in acetato, mentre l’anidride

carbonica proveniente dalla fermentazione del letame si combina con l’acqua generando

acido carbonico; ciò favorisce la trasformazione di acetato di piombo a carbonato basico

di piombo.

“Colore. Una biografia”, Philip Ball

Questo pigmento bianco, in alcune occasioni, era prodotto nell’arco di un mese perché il piombo

ha la tendenza a reagire molto lentamente.33

Il verderame, acetato basico di rame di colore verde-azzurro, si preparava in un modo simile alla

biacca: si lasciavano corrodere delle lamine di rame con dell’aceto (preferibilmente caldo o solo

Figura 12. Rappresentazione della dea Nut. Le parti in azzurro sono realizzate con il blu egiziano. Fonte immagine: http://www.ancientegyptonline.co.uk/nut.html Autore: J Hill 2010


33 P. Ball, op. cit., pp. 70 - 72. 34 Silbey, Robert J.; Alberty, Robert A.; Bawendi, Moungi G., Physical Chemstry, John Wiley & Sons 2005, pp. 752 – 753.

vapori).

dalla metà del 1700 ai nostri giorni: sono presentati tubetti di colore corredati di cartellini con

l’indicazione delle formule chimiche corrispondenti. Comincia il periodo che vede lo sviluppo di

nuove tecnologie grazie alle quali si sperimentano metodi spesso più semplici ed economici di

ottenere “il colore”. Questo concetto è veicolato al pubblico di visitatori ricorrendo a reazioni

chimiche che determinano il cambiamento del colore delle soluzioni a seconda della temperatura o

dello stato di ossidazione dei reagenti. La spiegazione scientifica sarà utile solo e soltanto

all’operatore, perché al pubblico saranno fatte notare esclusivamente le innumerevoli possibilità

cromatiche messe a disposizione dalla chimica.

Reazioni proposte durante la presentazione del tavolo da esposizione

1) Variazione di colore a seguito della reazione oscillante di Belousov-

Zhabhotinsky catalizzata da Cerio (IV)

Le reazione oscillante presentata fu scoperta e studiata da Boris Belousov, chimico russo, intorno al 1950,

che non riuscì a divulgare i risultati perché tutti i suoi lavori furono rifiutati; successivamente Anatol

Zhabhotinsky, biofisico russo, li riprese e riuscì a pubblicarli. Oggi queste reazioni sono note come reazioni

di Belousov-Zhabhotinsky.

Durante l’esperienza sperimentale sono mescolate due soluzioni, una incolore e una giallo pallido, con

formazione di una soluzione color ambra che, dopo poco, diviene incolore. Dopo una serie di aggiunte

successive (prima si aggiunge una soluzione arancione e poi una verde), il colore della soluzione passa

gradualmente da verde a blu, per poi diventare viola e, infine, rossa. Il ciclo si ripete spontaneamente per

diverse volte.34

Materiali e reagenti

Tre beute da 500 mL

Un becher da 2 L (il più alto possibile)

Agitatore magnetico con ancoretta da 5 cm

Potassio (o sodio) bromato (KBrO3 o NaBrO3)

Acqua distillata

Potassio (o sodio) bromuro (KBr o NaBr)

Acido malonico [CH2(COOH)2]

Cerio (IV) ammonio nitrato [Ce (NH4)2(NO3)6]

500 mL di acido solforico 2,7 M (H2SO4) [Per preparare 1 L di soluzione introdurre con attenzione

150 mL di H2SO4 concentrato (18 M) in 500 mL di H2O diluendo, sempre con acqua, a 1 L]

30 mL di una soluzione al 0,50% in peso di ferroina [Per preparare 100 mL di soluzione, sciogliere

0,23 g di solfato ferroso eptaidrato (FeSO4·7H2O) in 100 mL di acqua distillata e, nella soluzione così


ottenuta, sciogliere 0,46 g di 1,10 – fenantrolina (C12H8N2)]

Note: tracce di ioni cloruro possono interferire con il meccanismo della reazione inibendo l’oscillazione;

tutta la vetreria deve essere pulita e l’1,10 – fenentrolina deve essere utilizzata nella forma libera e non

come sale idrocloruro, altrimenti sarebbe necessario modificare il peso di sostanza da utilizzare.

Procedura sperimentale

Preparazione di tre soluzioni

Soluzione A: In una beuta sciogliere 1,9 g di potassio bromato in 500 mL di acqua distillata (la soluzione

ottenuta è 0,23 M).

Soluzione B: In una beuta sciogliere 1,6 g di acido malonico e 3,5 g di potassio bromuro in 500 mL di acqua

distillata (la soluzione ottenuta ha concentrazione 0,31 M rispetto all’acido malonico e 0,059 M rispetto al

bromuro).

Soluzione C: In una beuta sciogliere 5,3 g di cerio di ammonio nitrato in 500 mL di acido solforico 2,7 M [la

soluzione di Ce (NH4)2(NO3)6 è 0,019 M].

Svolgimento

Versare le soluzioni A e B nel becher da 2 L e porlo su un agitatore magnetico, con ancoretta, azionandolo

e regolando l’agitazione in modo che si formi un vortice all’interno della soluzione. Successivamente la

soluzione assume colore ambra, a causa della formazione di bromo allo stato elementare e poi torna

incolore. A questo punto aggiungere la soluzione C e 30 mL della soluzione di ferroina.

[La concentrazione molare di questa soluzione per i diversi componenti è la seguente: BrO3- 0,077 M;

CH2(COOH)2 0,10 M; CeIV 0,0063 M; H2SO4 0,90 M e ferroina 0,17 mM]

Il colore iniziale della soluzione sarà verde, per poi passare gradualmente al blu, al viola, al bordeaux e al

rosso carminio. Dopo alcuni minuti, il colore ritornerà improvvisamente verde e ricomincerà il ciclo.

Spiegazione scientifica

Durante una reazione oscillante le quantità di reagenti diminuiscono a favore dei prodotti, che aumentano

ma, a differenza delle classiche reazioni chimiche, si osserva una variazione periodica nel tempo delle

concentrazioni degli intermedi e del catalizzatore (cerio) fino a che non si raggiunge l’equilibrio. Esempi di

reazioni oscillanti in biochimica sono la glicolisi e la respirazione cellulare. L’evidenza sperimentale di

questo tipo di reazione si ha quando gli intermedi di reazione o i catalizzatori presentano colori diversi a

seconda dello stato di ossidazione in cui vengono a trovarsi.

Le reazioni oscillanti di Belousov-Zhabhotinsky sono le più studiate e le più comprese finora. Nella reazione

considerata, che avviene usando il cerio come catalizzatore, si verifica l’ossidazione dell’acido malonico da

parte degli ioni bromato in ambiente di acido solforico diluito. Gli ioni bromato sono ridotti a ioni bromuro

mentre l’acido malonico è ossidato a diossido di carbonio e acqua. La reazione complessiva è la seguente:

+5 -1

3CH2(COOH)2 + 4BrO3- → 4Br- + 9CO2 + 6H2O (1.1)

A guidare la reazione è la differenza di energia libera fra prodotti e reagenti.


Il meccanismo della reazione, piuttosto complesso, implica due diversi percorsi.

Percorso 1

Il percorso 1 può essere rappresentato dalla seguente ossidoriduzione:

+5 0

BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 + 3H20 (1.2)

che prevede la riduzione degli ioni bromato da parte degli ioni bromuro quando sono mescolate la

soluzione A con la soluzione B e, come già anticipato prima, la colorazione ambra è dovuta alla comparsa

del bromo allo stato elementare (Br2).

Quando il bromo risultante reagisce con l’acido malonico (reazione 1.3), la colorazione scompare.

Br2 + CH2(COOH)2 → BrCH(COOH)2 + Br- + H+ (1.3)

Le reazioni 1.2 e 1.3 determinano una diminuzione della concentrazione degli ioni bromuro e, dopo che il

percorso 1 ha prodotto i necessari intermedi, la sua velocità diventa trascurabile e subentra il percorso 2.

Percorso 2

La reazione totale del percorso 2 è descritta in seguito:

2BrO3- + 12H+ + 10Ce3+ → Br2 + 6H2O + 10Ce4+ (1.4)

che porta alla successiva formazione di ioni bromuro.

Cerio (IV) e acido bromomalonico reagiscono liberando ulteriori ioni bromuro (Br-):

BrCH(COOH)2 + 4Ce4+ + 2H2O → Br- + 4Ce3+ + HCO2H + 2CO2 + 5H+ (1.4)

Da qui, riprende piede il percorso 1.

L’alternanza di questi due percorsi è la causa delle oscillazioni osservate. Infatti, mentre sta avvenendo il

percorso 1, gli ioni cerio sono presenti nella forma ridotta (CeIII) mentre, durante il percorso 2, sono ossidati

(CeIV). Grazie all’indicatore ferroina, è possibile apprezzare le oscillazioni: quando aumenta la

concentrazione di CeIV, il CeIV ossida il FeII della ferroina a FeIII che dona colorazione blu alla soluzione;

quando aumenta la concentrazione di CeIII, il FeIII è ridotto a FeII e il colore della soluzione diventa rosso. I

colori osservati, tuttavia, sono più complessi di una semplice oscillazione rosso – blu perché allo stesso

tempo avviene anche un cambiamento di colore dovuto agli ioni cerio: CeIII è incolore mentre CeIV è giallo.35

2) Variazione di colore per agitazione

Durante la dimostrazione, la soluzione passa da incolore a blu dopo una vigorosa agitazione a causa dello

svolgimento di due ossidoriduzioni.


Un pallone di vetro con tappo a smeriglio (o una bottiglia) da 1 L

Due becher da 250 mL

35 Procedura sperimentale da Shakhashiri, Bassam Z. Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry, The University of Wisconsin Press, USA 1985.


Un contagocce

Idrossido di sodio (NaOH)

Destrosio (D-glucosio)

Soluzione di blu di metilene all’1% in peso in etanolo

Acqua distillata

Note: l’idrossido di sodio è reperibile nei negozi di ferramenta, mentre il destrosio e il blu di metilene nelle

farmacie.


Preparazione di due soluzioni

Soluzione A: sciogliere in un becher 8 g di destrosio in 50 mL di acqua distillata.

Soluzione B: sciogliere in un becher 4 g di NaOH in 200 mL di acqua distillata.

Svolgimento

Al momento della dimostrazione versare nel pallone la soluzione A e, in seguito, la soluzione B;

aggiungere 3-5 gocce di blu di metilene; chiudere il pallone e agitare vigorosamente: la soluzione assume

una colorazione blu intensa. Se si lascia riposare la soluzione ottenuta, questa dopo pochi minuti ritornerà

trasparente ed è possibile ripetere nuovamente l’esperimento.


Durante la sperimentazione si svolgono due reazioni di ossidoriduzione che determinano la variazione di

colore.

Nel pallone, infatti, ci sono l’idrossido di sodio, che rende l’ambiente di reazione basico, il destrosio, l’acqua

e il blu di metilene, un indicatore che ha colori diversi quando si trova in forma ossidata e ridotta. Il glucosio

(destrosio), in ambiente basico, si ossida a gluconato di sodio e riduce il blu di metilene ad una forma

incolore. Mescolando vigorosamente la soluzione, l’ossigeno dell’aria presente all’interno ossida il blu di

metilene alla sua forma blu.36

N H3C

CH3

N

S

Cl

N CH3

CH3

H+, 2 e-

N H3C

CH3

N

S N CH3

CH3

H

Figura 13. Reazione di equilibrio tra la forma ossidata del blu di metilene (a sinistra) e la forma ridotta (a destra).

36 Procedura sperimentale da Immaginario Scientifico di Trieste Scienza come gioco, chimica in casa, pp. 6 – 7.


3) Variazione di colore a seconda della temperatura

La sperimentazione mette in evidenza come la temperatura possa influire sulla colorazione di una

soluzione.


Un becher da 50 mL e uno da 250 ml

Provette

Portaprovette per bagnomaria e bagno di ghiaccio

Contagocce

Cannello di Bunsen

Una soluzione di ioni cobaltosi 0,4 M, ottenuta sciogliendo in acqua cloruro cobaltoso esaidrato

(CoCl2·6H2O)

Una soluzione acquosa di nitrato di argento (AgNO3) 0,1 M

Una soluzione acquosa di nitrato piomboso [Pb(NO3)2] 0,1 M

Una soluzione acquosa concentrata di acido cloridrico (HCl) al 37% in massa

Ghiaccio

Note: se non è possibile usare il cannello di Bunsen, si può sostituire con una piastra riscaldante, ma la

variazione di colore avverrà più lentamente. Inoltre, l’acqua utilizzata per preparare le diverse soluzioni

deve necessariamente essere deionizzata o distillata, altrimenti gli ioni cloruro potrebbero interferire.


Esperienza 1

In un becher introdurre 20 mL di soluzione acquosa di ioni cobaltosi, che presenta colore rosa dovuto allo

ione complesso Co(H2O)62+, e aggiungere gradualmente la soluzione concentrata di acido cloridrico che fa

virare la colorazione al blu, passando per il violetto.

Esperienza 2

Successivamente introdurre alcuni mL della soluzione ottenuta in una provetta e aggiungere qualche goccia

della soluzione di AgNO3 ed osservare: si forma un precipitato bianco, localmente il colore passa da blu a

rosa e, via via che la quantità di AgNO3 aumenta, la soluzione si tinge completamente di rosa.

Esperienza 3

Introdurre, in una seconda provetta, alcuni mL della soluzione blu ed aggiungere acqua ed agitare

delicatamente: la soluzione diventa rosa.

Esperienza 4

Dopo aver fatto ciò, passare ad un nuovo fenomeno. Introdurre la soluzione blu in due nuove provette

diverse e porle una in un bagno si acqua calda e l’altra in un bagno di ghiaccio: per la prima il colore non

cambia, la seconda, invece, diventa rosa.


La reazione generale è la seguente:

Co(H2O)62+

(aq) + 4 Cl-(aq) (rosa) CoCl42-

(aq) + 6H2O (blu) (3.1)


37 Procedura sperimentale da AA.VV. Chimica in laboratorio: fondamenti ed esercitazioni. Editoriale Grasso e Cotton- Wilkinson, Zanichelli, Bologna 1991.

Durante l’esperienza 1, ai fini del laboratorio presentato, si sfrutta il fenomeno della variazione del colore al

crescere della concentrazione di un reagente (in questo caso uno dei prodotti della reazione) man mano

che l’equilibrio si sposta verso destra. Dalla soluzione rosa di ioni Co(H2O)62+, si passa a quella blu

aggiungendo gradualmente acido cloridrico.

L’esperienza 2 prevede l’introduzione di qualche goccia di nitrato di argento alla soluzione blu ottenuta che

determina:

il viraggio del colore dal blu al rosa iniziale, perché la concentrazione degli ioni cloruro diminuisce e

l’equilibrio si sposta verso sinistra,

la formazione di un precipitato di colore bianco: il cloruro d’argento solido a seguito della

dissociazione del nitrato.

AgNO3(aq) → Ag+ + NO3- (3.2)

Ag+ + Cl- → AgCl(s)↓ (3.3)

Nell’esperienza 3 si aggiunge acqua alla soluzione blu determinando la ricomparsa del colore rosa: sono

favoriti i reagenti anche in questo caso.

Infine, nell’esperienza 4, si mette in evidenza come il colore della soluzione, dovuto sempre alla variazione

dell’equilibrio della reazione, cambi a seconda della temperatura. Infatti, a seguito del riscaldamento della

soluzione blu, non si notano cambiamenti mentre, dopo il raffreddamento, si assiste al ripristino della

colorazione rosa iniziale.37

4) Variazione di colore a seconda dello stato di ossidazione, il “semaforo

chimico”

Nel corso della dimostrazione, la soluzione subisce una variazione di colore (da rosso a verde) a seguito

dell’ossidazione e successiva riduzione dei componenti della miscela.


Un becher da 200 mL

Un becher da 500 mL

Due becher da 3 L

Una pirofila in vetro pirex per bagnomaria

Tre vetrini di orologio

Tre spatole

Due bacchette di vetro

Idrossido di sodio (NaOH)

Glucosio (C6H12O6)

Carminio d’indaco

Acqua distillata


38 Procedura sperimentale da Immaginario Scientifico di Trieste op. cit., pp. 13 – 14.

Termometro

Piastra elettrica

Note: il glucosio può essere acquistato in farmacia mentre il carminio d’indaco presso ditte specializzate

nella produzione o distribuzione di sostanze chimiche.


Preparazione di due soluzioni

Soluzione A: sciogliere 3 g di NaOH in 100 mL di acqua.

Soluzione B: sciogliere 7 g di glucosio in 350 mL di acqua.

Svolgimento

Nella pirofila in pirex scaldare la soluzione B a bagnomaria fino a 35 °C e aggiungere 0,02 g di carminio

d’indaco: la soluzione diventa blu. Mescolare la soluzione B alla soluzione A: la soluzione assume colore

verde. Successivamente il colore diventerà spontaneamente viola, rosso, arancione, giallo oro. Versando la

soluzione ottenuta da un’altezza di circa 40 cm in un becher da 3 L vuoto, si ottiene nuovamente la

colorazione verde.


Durante la sperimentazione si svolgono una serie di reazioni di ossido-riduzione: ogni volta che il carminio

d’indaco acquista o perde un elettrone modifica la sua colorazione.38

5) Variazione del colore a seconda del pH

Una sperimentazione semplice da realizzare, ma comunque di grande effetto scenico, è la variazione di

colore del succo del cavolo rosso a seconda del pH della soluzione.

Le foglie del cavolo rosso sono ricche di antocianine, responsabili del loro colore rosso-porpora.

Quando queste sostanze organiche sono disciolte in acqua, il colore della soluzione dipende fortemente dal

pH.


Un becher da 250 mL

Una serie di becher da 50 a 100 mL

Contagocce

Carta da filtro

Bacchette di vetro

Una bottiglia di vetro da 250 mL con tappo

Piastra riscaldante

Foglie di cavolo rosso


Acqua deionizzata

Soluzioni 0,1 M di acidi e basi

Soluzioni tampone a diversi valori di pH

Sostanze ad uso domestico come acido muriatico, ammoniaca, aceto, succo di limone, acqua

minerale


Preparazione dell’indicatore del pH

Dopo aver sminuzzato le foglie del cavolo rosso, trasferirle nel becher, ricoprirle con acqua e portare ad

ebollizione per circa 20 minuti. Una volta pronto, lasciar raffreddare e filtrare la soluzione ottenuta

trasferendola in una bottiglia di vetro, chiuderla con il tappo e conservarla in frigorifero fino al momento

dell’utilizzo.

Svolgimento

Durante la sperimentazione, numerare i becher e versarvi circa 20 mL delle diverse

soluzioni da analizzare (se solidi, scioglierli in 20 mL di acqua). Con il contagocce

aggiungere ad ogni soluzione qualche goccia di succo di cavolo rosso e mescolare con la

bacchetta di vetro: il risultato sarà un viraggio di colore che potrà essere confrontato con

la scala cromatica di pH (Figura 14).


Le antocianine sono costituite tutte dalla medesima struttura centrale (Figura

15) a cui possono legarsi residui di zuccheri o di acidi carbossilici. Il colore

delle antocianine sciolte in acqua dipende dall’acidità della soluzione.

Osservando la Figura 16, la molecola rappresentata al centro è l’antocianina

in presenza di una soluzione neutra, quale è l’acqua. Se la soluzione diventa

acida, l’antocianina acquista uno ione H+ e cambia colore, mentre se da

neutra passa a basica ne perde uno e si verifica un secondo viraggio.39

Figura 14. Scala cromatica di pH.

39Procedura sperimentale da Rubino; Venzaghi; Cozzi, LAB 56 Un indicatore acido/base "fai da te2”: il succo di cavolo rosso (scheda di laboratorio del corso online Le basi della chimica analitica), Zanichelli, Bologna 2012.

Figura 15. Struttura centrale comune alle antocianine.

H

OH

HO O H

H O

H

H

OH OH

H

H

OH

O O H

H OH

H

H

OH

O

H

H H

H

OH

O O H

H OH

H

H

OH

O

H

H

H

OH

O O H

H OH

H

H

OH

O

H + base

-H+

+ acido +H+

+ base

-H+

+ acido +H+

Figura 16. Comportamento dell’antocianina in ambiente neutro (al centro), acido (a sinistra) e basico (a destra).


Allestimento delle postazioni

Nelle singole postazioni sono allestiti dei piccoli laboratori attrezzati con:

i pigmenti sintetici dei tre colori primari (rosso magenta, giallo, blu ciano), del bianco e del nero;

tre diversi leganti scelti per disperdere la polvere dei pigmenti (tuorlo d’uovo, olio di lino, pasta

acrilica);

tre supporti a seconda del legante utilizzato (tavoletta di legno, tela, carta).

Sono proposti, dunque, pigmenti, leganti e supporti diversi per mettere in evidenza come, nel tempo, ci

siano stati dei cambiamenti e come questi abbiano influito sulla qualità delle produzioni artistiche: anche in

questo caso la chimica ha dato il suo contributo.

I tre leganti scelti che rappresentano altrettante tecniche artistiche sono: il tuorlo d’uovo, utilizzato

principalmente nella pittura su tavola, l’olio di lino, strettamente correlato all’uso della tela, e la pasta

acrilica, usata a partire dal Novecento, che permette di ottenere una pellicola pittorica stabile, durevole e

che asciuga più velocemente.

Nei diversi gruppi di lavoro cambiano le combinazioni tra i pigmenti, i leganti e i supporti. I bambini hanno

la possibilità di ricavare il colore a partire dal pigmento in polvere, così da comprendere come ora sia molto

più comodo e facile avere a disposizione i pigmenti già pronti all’uso. Ognuno di loro potrà preparare un

solo pigmento, ma potranno scambiarli durante la sperimentazione. Usando i diversi leganti e supporti,

potranno confrontarsi sulle differenze delle tecniche utilizzate e dei risultati prodotti.

Prima fase: preparazione dei pigmenti e del supporto

Tempera all’uovo

La tempera all’uovo raggiunse il suo periodo di massima diffusione nel Rinascimento, dopodiché lasciò

progressivamente il posto alla pittura ad olio, che meglio si adattava al nuovo supporto pittorico utilizzato:

la tela.

Preparazione della pasta colorata

Per miscelare nel modo migliore il tuorlo d’uovo con il pigmento in polvere è necessario (Figura 17):

A. aprire l’uovo su un pezzo di carta assorbente al fine di conservare solo il tuorlo;

B. rompere, usando uno spillo, il sacco vitellino;

C. mescolare il contenuto del sacco vitellino con un po’ d’acqua;

D. aggiungere, se necessario, acqua distillata e, per disperdere meglio il pigmento, alcool denaturato

continuando a mescolare;

F. aggiungere alla pasta ottenuta (Figura 17.E) una uguale quantità di tuorlo d’uovo.40

Prima di passare all’utilizzo della pasta finale, lasciarne asciugare un sottile strato su una superficie e, se

dopo aver raschiato con la lama di un rasoio si ottengono dei riccioli, si può procedere. In particolare, è

utilizzato solo il tuorlo perché l’albume, privo di lipidi, renderebbe l’impasto finale cristallino e più

40 Procedura sperimentale da Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html (consultazione del 20 novembre 2014).


difficile da lavorare, producendo una pellicola pittorica facile a screpolarsi.

Preparazione del supporto scelto: il legno

Per ottenere un buon risultato con la tecnica all’uovo, è bene utilizzare una piccola tavola di legno che va

opportunamente preparata utilizzando una miscela ottenuta aggiungendo ½ bicchiere di colla vinilica a 1 kg

di gesso e unendo la quantità d’acqua utile ad ottenere una viscosità cremosa. Questa va stesa

accuratamente, senza lasciare solchi, in due strati: dopo aver lasciato asciugare il primo, ruotare il supporto

di 90° e stenderne un secondo. Successivamente, levigare la superficie e il bordo con carta vetrata per

renderla uniforme.

Pittura ad olio

La tecnica della pittura ad olio continua ad essere diffusa tuttora per l’ottima qualità della resa cromatica. Si

ottengono infatti colori brillanti e lucenti che, con il processo di polimerizzazione del legante a seguito

dell’asciugatura, formano una pellicola pittorica durevole.


Il procedimento che è opportuno seguire per miscelare la polvere dei pigmenti con l’olio di lino o di noci (i

due olii più diffusi in passato) può essere riassunto nelle seguenti fasi (Figura 18):

A. aggiungere poco olio al centro di una piccola quantità di polvere;

B. mescolare in modo da uniformare l’impasto;

C. se necessario, aggiungere ulteriore olio facendo attenzione ad usarne poco alla volta;

D. amalgamando la pasta, la colorazione del pigmento diventerà via via più scura e la pasta più densa

(Figura 18.E);

F. la pittura ad olio è pronta per l’applicazione.41

Preparazione del supporto scelto: la tela

La pasta ottenuta dalla polvere del pigmento e dall’olio può essere usata su diversi supporti: dalla tela (di

lino o di cotone) al legno, a patto che siano preparati per accogliere la pittura e per isolare la pellicola

Figura 17. Procedura per la preparazione della tempera all’uovo. Fonte immagine: Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html

41 Procedura sperimentale da Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html (consultazione del 20 novembre 2014).


pittorica dal supporto, in modo che non assorba colore in eccesso.

In commercio sono disponibili piccole tele già pronte all’uso, ma di seguito è riportata la procedura da

seguire.

Dopo aver intelaiato la tela, è necessario stendere uno strato di colla vinilica carteggiando, una volta

asciutto, con una carta a grana fine. Successivamente applicare uno strato di cementite o di colore acrilico

bianco, levigarlo una volta asciutto e ripetere l’operazione una seconda volta.

Vernice acrilica

I colori acrilici sono costituiti da pigmenti e dai polimeri acrilici. Una delle loro caratteristiche più

affascinanti, per pittori e fruitori, è rappresentata dalla versatilità di utilizzo: oltre che dar luogo ad una

pellicola pittorica brillante e duratura, se diluiti fino a raggiungere una viscosità acquosa sono simili agli

acquerelli, viceversa riproducono l’effetto della pittura ad olio.


Per la preparazione della vernice acrilica sono necessari polvere di pigmento, emulsione acrilica e acqua,

che viene utilizzata come veicolo di emulsione. Nello specifico, l’emulsione acrilica più diffusa al nostro

scopo è il Primal AC 33, l’ethyl prop-2-enoate; methyl 2-methylprop-2-enoate (C10H16O4)42. Le fasi da

seguire per la preparazione della pasta acrilica sono indicate di seguito (Figura 19):

A. aggiungere alla polvere del pigmento scelto una piccola quantità d’acqua;

B. omogenizzare la pasta con una spatola;

C. aggiungere l’emulsione acrilica;

D. miscelare la pasta ottenuta fino a raggiungere una consistenza simile a quella mostrata nella Figura

19.E;

F. applicare la vernice ottenuta sul supporto desiderato.43

Preparazione del supporto scelto: la carta

I colori acrilici possono essere applicati su carta senza particolari accorgimenti.

Figura 18. Procedura per la preparazione della pittura ad olio. Fonte immagine: Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html

42 http://www.chemindustry.com/apps/chemicals (consultazione del 27 novembre 2014). 43 Procedura sperimentale da Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html (consultazione del 20 novembre 2014).


http://www.chemindustry.com/apps/chemicals

Seconda fase: applicazione dei pigmenti sul supporto

Dopo aver preparato i pigmenti, i bambini possono utilizzarli sui diversi supporti messi a disposizione di

ogni singolo gruppo. Tavola, tela e carta sono già pronti all’uso e riportano, sulla superficie, il disegno

semplificato di un’opera d’arte famosa da colorare. Così facendo, i tempi di svolgimento del laboratorio si

accorciano ed il risultato prodotto sarà anche suggestivo. Il personale falso d’autore potrà essere portato a

casa dai piccoli “artisti per un giorno”.

Terza fase: confronto

Al termine della sperimentazione si confrontano i diversi risultati ottenuti valutando le caratteristiche e le

differenze delle tre tecniche pittoriche. L’attenzione è focalizzata sull’uso della vernice acrilica, e sulle

grandi innovazioni apportate dalla chimica all’arte.

Presentazione del materiale illustrativo

Nella presentazione del laboratorio didattico, un elemento importante è il materiale illustrativo messo a

disposizione del pubblico. In particolare ho progettato un poster e una brochure che illustrano l’attività e i

concetti esposti. Visti il contesto e il pubblico di riferimento, il materiale cartaceo ha il vantaggio di fornire

informazioni dettagliate in modo diretto, e di aiutare, anche i più piccoli, ad individuare i concetti

fondamentali conservandone più facilmente il ricordo in memoria.

Per identificare il laboratorio, la palette di colore e il font sono comuni ai diversi formati del materiale

prodotto.

Colori La palette di colore scelta (Figura 20) contiene tre gradazioni di blu e due di arancio. Il blu è un

colore piuttosto formale che richiama i concetti di fiducia e responsabilità, quindi rassicura chi lo osserva e

ben si presta a presentare contenuti scientifici in un ambiente universitario. L’arancio, colore energico,

funge da richiamo.44 Nella scelta dei colori ho prestato attenzione all’accessibilità del poster, evitando

accostamenti di colore difficili (come il rosso/verde non visibile ai daltonici45 o tonalità con poco contrasto,

che rendono difficile la visione in condizioni di scarsa luminosità) e poco gradevoli.

Font Ho preferito un font privo di grazie che risulti più facilmente leggibile e, considerando che il

laboratorio sarà presentato in un ambiente a capienza limitata, ho usato una grandezza media.

Figura 19. Procedura per la preparazione della vernice acrilica Fonte immagine: Pigments through the Ages http://www.webexhibits.org/pigments/intro/tempera.html

44 C. Rigutto, Uso del colore, 20 aprile 2010 http://it.scribd.com/doc/30233522/Significato-Del-Colore (consultazione del 30 novembre 2014). 45 Ho applicato il tool per la verifica degli abbinamenti al seguente indirizzo http://gmazzocato.altervista.org/it/colorwheel/wheel.php (consultazione del 30 novembre 2014).


http://it.scribd.com/doc/30233522/Significato-Del-Colore

http://gmazzocato.altervista.org/it/colorwheel/wheel.php

http://gmazzocato.altervista.org/it/colorwheel/wheel.php

Poster

Il poster presenta i pigmenti nel corso della storia e fornisce un utile schema riassuntivo per il pubblico, che

potrà seguire più facilmente i contenuti della prima parte del laboratorio didattico.

Dimensione 70x100 cm.

Font Per il titolo del laboratorio ho usato “Ahroni” 40 pt, per il titolo del poster “Ahroni” 72 pt, per il testo

“Verdana” 26 pt.46 Inoltre, ho inserito il titolo del laboratorio in una casella circolare in modo tale che possa

rappresentare un elemento comune ad altri eventuali poster successivi e al materiale informativo

aggiuntivo.

Contenuti “A spasso nella storia con i pigmenti” raccoglie le informazioni relative ai tre macroperiodi

individuati (dal Paleolitico al 500, dal Medioevo al Rinascimento, dalla metà del 1700 ai nostri giorni) ed è

strutturato in tre parti (Figura 21): a destra ho inserito tre produzioni artistiche, al centro del testo

descrittivo e a sinistra un pigmento esempio per ciascun colore primario (la cui tonalità è quella della

casella laterale).

Brochure

Le brochure (Figura 22), distribuite in occasione di Non è magia, è Chimica, ci daranno la possibilità di

presentare il laboratorio didattico in vista del suo futuro utilizzo in contesti diversi rispetto alla

manifestazione.

Dimensione 21x29,7 cm con due pieghe.

Figura 20. Palette di colore scelta.

RGB (50, 105, 137)

HEX #326989

RGB (129, 187, 215)

HEX #81BBD7

RGB (42, 70, 92)

HEX #2A465C

RGB (243, 172, 45)

HEX #F3AC2D

RGB (244, 104, 28)

HEX #F4681C

46 Per approfondire il tema della dimensione dei font, consultare La grandezza dei font in poster scientifici e presentazioni, sul sito internet Tutto slide http://www.tuttoslide.com/2012/01/la-grandezza-dei-font-in-poster.html (consultazione del 30 novembre 2014).


http://www.tuttoslide.com/2012/01/la-grandezza-dei-font-in-poster.html

Contenuti Nella brochure è presentato il progetto nella sua completezza, le indicazioni base sul laboratorio

didattico e le sue due fasi.

Font Per i titoli ho usato “Ahroni” 20 e 24 pt, per il testo “Corbel” 14 e 16 pt.

Figura 21. (a sinistra) Panoramica del poster progettato. Figura 22. (a destra) Panoramica della brochure progettata.


Progettare e poter presentare un laboratorio didattico per Non è magia, è Chimica, manifestazione che

coinvolge un intero dipartimento dell’Università degli Studi di Padova, è davvero una grande soddisfazione.

Questo lavoro di Tesi ha una duplice applicazione: da un lato avrò la possibilità di comunicare la chimica

realizzando un laboratorio, dall’altro potrò fornire gli strumenti utili ad allestirlo.

Abbiamo pensato di comunicare la scienza con un laboratorio didattico perché il pubblico potesse “toccare

con mano” la chimica e vederne l’uso quotidiano. La scelta del tema, inoltre, non è stata casuale: con i

colori abbiamo da sempre una certa familiarità ed è più semplice introdurre un argomento scientifico del

tutto nuovo.

Così, dall’iniziale percorso storico sui pigmenti abbiamo messo in evidenza i vantaggi apportati dal

progresso della chimica che ha permesso di sostituire i pigmenti tossici con altri innocui, quelli costosi con

altri più economici o quelli instabili con altri più stabili e durevoli. In questa fase, il pubblico potrà osservare

i materiali presentati e non “perdersi nel tempo” grazie al poster progettato. Per evidenziare le illimitate

possibilità coloristiche oggi offerte dalla chimica, saranno riprodotte particolari reazioni che cambiano

colore.

In una seconda fase, si passa all’esperienza diretta. Ogni gruppo di visitatori sarà invitato a preparare la

propria tavolozza a partire dai pigmenti in polvere e da tre leganti diversi per evidenziare come la chimica

abbia dato, anche in questo caso, il suo importante contributo. In questa occasione ognuno si sentirà parte

attiva e potrà sperimentare il lavoro del garzone di bottega del passato.

La Tesi, inoltre, potrà essere riproposta anche in altri contesti. Dal momento che abbiamo inserito tutte le

indicazioni necessarie a livello sia di contenuti sia di materiali, si pone come un manuale di istruzioni utile a

chi voglia allestire il laboratorio progettato.

Il colore è un argomento multidisciplinare, e ciò si traduce nella possibilità di realizzare altri laboratori legati

a quello presentato. Infatti sono molteplici gli spunti di approfondimento e vanno dalla fisica all’arte, fino

alla biologia.

Ora non resta che andare in un negozio di belle arti, comprare i tubetti che preferiamo e dipingere. Perché

a tutto il resto ci ha già pensato la chimica.

Conclusioni

Catalizzatore

Sostanza che facilita ed accelera lo svolgimento di una reazione chimica. Esso non ha parte attiva nella

reazione, ma permette di raggiungere l’energia necessaria (energia di attivazione) utile alla formazione

degli intermedi e, successivamente, dei prodotti.

Polimerizzazione

Processo che prevede la formazione di un composto organico più complesso (polimero) a partire da

molecole più semplici. Durante l’essiccazione dell’olio di lino, ad esempio, si verifica il processo di

polimerizzazione, catalizzato dalla luce, che porta alla formazione di una pellicola pittorica asciutta e

durevole.

Reazioni di ossido-riduzione

Sono reazioni chimiche in cui si assiste alla modifica del numero di ossidazione, e quindi del numero di

elettroni posseduti da un elemento. Allo stesso tempo si svolge sia la riduzione di un composto sia

l’ossidazione di un altro, mediate dallo scambio di elettroni. Nelle reazioni di ossido-riduzione intervengono

sostanze o elementi rispettivamente ossidanti e riducenti, cioè capaci di accettare o di cedere elettroni alla

sostanza che si desidera rispettivamente ossidare e ridurre.

Ad esempio, la reazione Fe3+ + Cu+ → Fe2+ + Cu2+ può essere scomposta in due semireazioni Fe3+ → Fe2+ con

la perdita di un elettrone (il ferro si riduce) e Cu+ → Cu2+ con l’acquisto di un elettrone (il rame si ossida).

Reazione oscillante

La reazione complessiva può essere scritta come di seguito:

2H+ + 2BrO3- + 3CH2(CO2H)2 → 2BrCH(CO2H)2 + 2CO2 + 4H2O (6.1)

Ad “oscillare”, quindi a cambiare in concentrazione nel tempo, sono il Br-, il Ce3+ e il Ce4+ che non sono né i

reagenti né i prodotti, ma gli intermedi della reazione: ciò determina una variazione del colore della

soluzione.

Quando la reazione oscillante (6.1) è catalizzata da Ce3+, la concentrazione degli intermedi di reazione Br- e

[Ce4+]/[Ce3+] oscilla (Figura 23) e la reazione si svolge i 18 stadi elementari coinvolgendo 21 specie chimiche

diverse.47

Glossario

Figura 23. Rappresentazione grafica della variazione della concentrazione degli intermedi della reazione durante la reazione oscillante.

Viraggio

Variazione di colore di un indicatore durante una reazione.

Legante

Ai fini del presente lavoro, consideriamo il legante dal punto di vista della storia dell’arte. Esso è una

sostanza (come uovo o olio di lino) che permette al pigmento di aderire al substrato scelto.

Ricetta del 1724 del blu di Prussia48

Prima parte

Mescolare 11,34 g di tartrato acido di potassio (KHC4H4O6) con 11,34 g di nitrato di potassio (KNO3) e

detonarli (mescolare con carbone) → si ottiene carbonato di potassio (K2CO3).

Aggiungere al K2CO3, 11,34 g di sangue secco in polvere → cuocere tutto con sopra un coperchio → inizia a

bruciare e tenerlo sul fuoco fino a che non smette → aumentare il fuoco fino a che non emana un’ulteriore

fiamma → rimuovere dal crogiolo e macinare su un mortaio.

Bollire 0,11364 L di H2O → versarvi dentro la polvere precedentemente ottenuta → far bollire per 90

minuti→ filtrare il decotto → ripetere la procedura di lavaggio (compresa la bollitura) fino a purificare

dall’odore → filtrare e tenere l’acqua madre.

Seconda parte

Calcinare 2,835 g di solfato di ferro (II) idrato (FeSO4·7H2O) e dissolverlo in 1,7 dL di acqua.

Trattare con 0,11364 L di acqua bollente 22,68 g di allume di potassio idrato [KAl(SO)2]·12H2O fino alla sua

totale dissoluzione → aggiungerlo al FeSO4·7H2O → unire tutto all’acqua madre ottenuta in precedenza →

avviene effervescenza → appare un colore verde (verde-azzurro) → versare alternativamente da un

recipiente all’altro fino a che non smette l’effervescenza → lasciare a riposo → filtrare.

Mettere la sostanza rimasta sul filtro su un nuovo recipiente → aggiungervi 8,505 g o 5,67 g di spiritus salis

communis [acido cloridrico (HCl)] → appare subito il colore blu → mescolare bene e lasciare a riposo tutta la

notte per farlo depositare bene.

Il giorno dopo aggiungere una gran quantità di acqua → mescolare → decantare → ripetere l’operazione

fino a far andar via l’odore → filtrare → asciugare ad alta temperatura.

47Silbey, Robert J.; Alberty, Robert A.; Bawendi, Moungi G., Physical Chemstry, John Wiley & Sons, 2005, pp. 752 – 753. 48 G.M. Negrin, Il blu di Prussia dei gabinetti cinesi di Villa della Regina (TO); caratterizzazione e sintesi chimica di simulazione, Tesi di laurea triennale 2004-2005 – Università degli Studi di Padova, pp. 20 - 23.


Anonimo (2012). Un trattato universale dei colori. Firenze: Leo S. Olschiki

AA.VV. (2010). Anatomia umana e istologia. Torino: Minerva medica

AA.VV. (1985). Chemical Demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry. USA: The

University of Wisconsin Press

AA.VV. (1991). Chimica in laboratorio: fondamenti ed esercitazioni. Editoriale Grasso e Cotton-

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