Chimica dei Pigmenti

Matteo SestuI.I.S. "G. M. Angioy" Carbonia

21 marzo 2019

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"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 coloresiamo tutt’uno. Sono pittore."

Paul Klee

In copertina: Morris Louis, Alpha Epsilon (1960), resina acrilica su tela, TheMuseum of Contemporary Art, Los Angeles.

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1 Che cosa sono i pigmentiIl rapporto tra l’essere umano e il disegno risale alla preistoria. Le grotte diLascaux, nella regione della Dordogna, in Francia, conservano tra i disegni piùantichi mai rinvenuti. Queste pitture rupestri, se ne contano diverse centinaia,risalgono a circa 20 mila anni fa. Nelle pareti della grotta sono rappresentatigrandi animali dell’epoca come cervi, cavalli, tori, bovini e persino l’uro, unanimale oggi estinto. Per realizzare queste figure, gli antenati dei nostri artistihanno utilizzato alcuni minerali che si possono facilmente trovare in prossimitàdella grotta. Questi minerali sono ossidi e idrossidi di ferro (di colore giallo erosso), ossidi di manganese (nero), fosfato di calcio (bianco). Una volta maci-nati fino a diventare polvere, con una opportuna quantità di acqua, nella qualenon 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 sonosolubili.

La miscela eterogenea tra la polvere e il mezzo, quasi sempre acqua, prende ilnome di emulsione. Per rendere più stabile il pigmento possono essere utilizzatidegli oli o delle resine, che hanno la funzione di “ingabbiare” il pigmento efissarlo, ad esempio, su una tela. I pigmenti possono essere naturali, come quelliutilizzati dai pittori delle grotte di Lascaux, oppure sintetici, ovvero preparatiartificialmente attraverso un procedimento chimico. Uno stesso pigmento puòessere rinvenuto naturalmente nel suolo oppure preparato in laboratorio. Oltreche dalle rocce e dai minerali i pigmenti possono essere ricavati da piante eanimali. Nel primo caso si parla di pigmenti inorganici, nel secondo di pigmentiorganici.

Figura 1: Interno delle grotte di Lascaux e particolare di un cavallo

In natura si trovano numerose sostanze colorate che però, a differenza deipigmenti, sono solubili in acqua e prendono il nome di coloranti. Sono esempi dicoloranti il rosso carminio, ricavato dal corpo disseccato di un insetto, la coccini-glia, e il rosso porpora, che si ottiene da un mollusco. Come per i pigmenti, essi

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Figura 2: Le cocciniglie contengono il colorante rosso carminio

possono essere naturali o sintetici. I coloranti possono essere resi insolubili inacqua se stabilizzati su un supporto incolore (un ossido o un sale) che conferisceloro le stesse proprietà dei pigmenti. In questo caso si parla più propriamentedi lacche.

2 Proprietà dei pigmenti

2.1 La stabilità chimica dei pigmentiPurtroppo non è raro che alcuni dipinti, soprattutto se datati, abbiano su-bito delle alterazioni dovute a reazioni chimiche dei pigmenti. Le cause deldeperimento di materiale pittorico sono diverse:

• alcuni pigmenti sono incompatibili con altri a causa di reazioni chimicheche avvengono quando questi vengono in contatto. I pigmenti a base diS, come l’orpimento o il vermiglione, sono infatti incompatibili con alcunipigmenti 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 favorirela reazione chimica di alcuni pigmenti. Per questo motivo i dipinti all’in-terno dei musei devono essere conservati in un ambiente a temperatura eumidità controllata e non è consentito l’uso dei flash delle macchine foto-grafiche. Alcuni pigmenti sono molto sensibili: l’azzurrite Cu3(CO3OH)2

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Figura 3: Raffaello, Pala Colonna (1503), conservata al Metropolitan Museumof Art di New York. Il mantello della Madonna, in origine azzurro, appare oggiverde a causa della trasformazione dell’azzurrite in malachite.

si trasforma facilmente in malachite Cu2CO3(OH)2. I due pigmenti pre-sentano una composizione chimica simile ma il primo è di colore azzurroe il secondo di colore verde (vedi Figura 3);

• alcune sostanze inquinanti sono dannose per le opere pittoriche: i gas comeSO2, SO3 e H2S, ad esempio, possono degradare pigmenti a base di Pb eAg formando i rispettivi solfuri che appaiono di colore scuro.

2.2 Il potere coprenteIl potere coprente di un pigmento è la sua capacità di oscurare la superficiedi applicazione. In generale i pigmenti di origine organica hanno un poterecoprente minore rispetto a quelli di origine inorganica. Inoltre il potere coprentedipende dalla dimensione dei granelli del pigmento dispersi nel mezzo. Infattipiù i granelli sono piccoli minore è lo spazio vuoto tra un granello e l’altro. Laluce ha così meno possibilità di passare e il potere coprente è maggiore. Nellapreparazione dei pigmenti di origine naturale è quindi essenziale macinare bene iminerali con l’uso di un mortaio fino ad ottenere delle polveri molto fini. Questoaspetto era noto anche presso i pittori delle grotte di Lascaux, al cui interno gliarcheologi hanno trovato resti di antichi mortai. Attraverso la sintesi chimicaè più facile controllare la dimensione delle particelle e quindi avere anche unmaggiore controllo sul potere coprente.

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3 Origine e percezione del colore

3.1 La luce è un’onda elettromagneticaLa luce visibile è una radiazione (o onda) elettromagnetica, come le onde radioche trasportano i segnali radio e TV, le microonde che ci consentono di scaldareil pranzo del giorno prima, i raggi X che utilizziamo per le TAC. A differenzadelle onde meccaniche, come il suono di una corda di una chitarra che vibra e chesi propaga nell’aria, le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di un mezzoper essere propagate e, quindi, possono viaggiare anche nel vuoto. Le radiazionielettromagnetiche sono caratterizzate dalla lunghezza d’onda, ovvero la distanzadell’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 ondeelettromagnetiche di tutte le lunghezze d’onda possibili. Le onde radio, chehanno una lunghezza d’onda dell’ordine di grandi palazzi (10 3 metri), hanno unaenergia minore dei raggi X, che invece hanno una lunghezza d’onda dell’ordinedelle distanze tra gli atomi nelle molecole (10-10 m). La luce visibile ha unalunghezza d’onda intermedia tra le due e si colloca tra i raggi infrarossi e i raggiultravioletti, in un intervallo tra i 380 nm e i 750 nm (1 nm = 10-9 m). Ad ognilunghezza d’onda all’interno di questo intervallo corrisponde un colore. Tuttele tonalità di rosso si trovano, ad esempio tra i 620 nm e i 750 nm, tra i 570 nme i 590 nm si trovano le diverse tonalità di giallo e così via.

Quando si propagano insieme le onde elettromagnetiche di tutte le lunghezzed’onda mostrate in tabella, la luce appare bianca. La luce bianca è infatti la

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Colore Lunghezza d’ondaVioletto 380–450 nmBlu 450–475 nm

Ciano 476-495 nmVerde 495–570 nmGiallo 570–590 nm

Arancione 590–620 nmRosso 620–750 nm

Tabella 1: Intervallo di lunghezze d’onda per colore

somma delle luci di tutti i colori. La luce bianca può essere divisa nelle suecomponenti colorate utilizzando un prisma, un oggetto capace di "rallentare" ilpassaggio della luce in modo differente da colore a colore. Lo stesso effetto siha nell’arcobaleno, quando la luce bianca passa attraverso le goccioline d’acquadi cui è satura l’aria dopo la pioggia.

3.2 L’origine dei coloriPerché le cose sono colorate? Ci sono fondamentalmente tre cause che, ininnumerevoli varianti, rendono il mondo colorato. La luce può essere:

• generata come nel bagliore giallo di una candela o rosso delle braci. Laluce visibile si può generare attraverso l’energia elettrica (es. lampadi-na), l’energia chimica (es. combustione) o l’energia termica (es.vulcano ineruzione).

• assorbita come attraverso un vetro colorato. Tutte le sostanze, quandosono investite dalla radiazione elettromagnetica, ne assorbono una parte.Ci sono sostanze che assorbono proprio le radiazioni elettromagnetiche chericadono nell’intervallo della luce visibile. Questo significa che, se sono in-vestite dalla luce bianca, che comprende tutte le lunghezze d’onda relativeai colori, una parte di queste verrà assorbita e le sostanze apparirannocolorate. Più precisamente, una sostanza ci apparirà del colore comple-mentare di quello assorbito. La buccia del limone maturo contiene dellesostanze chiamate flavonoidi che assorbono la luce nell’intervallo del vio-letto. Il colore complementare del violetto è il giallo e per questo motivo ilimoni 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 cheassorbono in punti diversi dello spettro elettromagnetico. Per esempio, èpossibile generare il colore rosa in tre modi:

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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 enell’arcobaleno. Le radiazioni elettromagnetiche che passano da un mezzoad un altro vengono deviate. Questo fenomeno fisico è chiamato rifrazione.La deviazione è diversa per lunghezze d’onda diverse e quindi è possibilescomporre la luce bianca nei diversi colori. Anche la luce che attraversal’atmosfera viene deviata e separata nelle sue componenti. Quando il sole èalto nel cielo esse ci arrivano tutte contemporaneamente ma quando il soleè all’orizzonte ne possiamo osservare solo una parte. Per questo motivo ilsole al tramonto ci appare rosso.

Figura 6: Il fenomeno della rifrazione è il responsabile della scomposizione deicolori nell’arcobaleno. La luce che diffonde nelle gocce d’acqua viene deviata adangoli diversi a seconda delle lunghezze d’onda. Il medesimo comportamento siosserva nel prisma ottico, qui rappresentato nella famosa copertina del disco deiPink Floyd "The Dark Side of the Moon", opera dello studio grafico Hipgnosis.

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4 Principali tecniche pittoricheIn questo paragrafo elenchiamo le principali tecniche pittoriche e i diversi modidi utilizzo dei pigmenti. Le tecniche pittoriche si differenziano principalmentea seconda dei supporti su cui i pigmenti vengono applicati. Dal punto di vi-sta 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 cheriguarda l’industria e il design (pensiamo alle verniciature sulle automobili o alletinte dei tessuti) Le principali tecniche su parete sono il mosaico, l’affresco e ilfresco secco.Nel mosaico si utilizzano frammenti di materiali di diverso colore per comporrefigure astratte o figurative. In questo caso i pigmenti sono già fissati sui mate-riali, che quindi non vengono dipinti. Questa tecnica è nata in Mesopotamia eesportata nel mondo dell’antichità durante il periodo della dominazione elleni-stica e romana.

L’affresco è stato introdotto presso la civiltà minoica. Nell’affresco il pig-mento si stende sull’intonaco fresco (calce), Ca(OH)2, ed è “intrappolato” dallostrato di calcare, CaCO3, che si forma per reazione con la CO2 presente in at-mosfera:

Ca(OH)2 +CO2 −−→ CaCO3 +H2O

Più passa il tempo, e quindi più la parete è esposta all’anidride carbonicapresente in atmosfera, più aumenta lo strato di calcare, e quindi l’effetto protet-tivo nei confronti del pigmento. Per questo motivo gli affreschi sono durevoli eresistono agli agenti atmosferici. Purtroppo il range di pigmenti utilizzabili nonè 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. Inquesto caso i pigmenti non sono protetti dallo strato di calcare e quindi il frescosecco 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 mi-scelati con oli essenziali applicati su legno e riscaldati con una fiammaper stabilizzare i colori. Questa tecnica è stata largamente utilizzata nelmedioevo per poi essere abbandonata;

• la tempera, nella quale il pigmento disperso nell’acqua viene stabilizzatograzie ad una emulsione con altre sostanze di natura oleosa, chiamate nelgergo pittorico leganti. Nell’emulsione piccolissime gocce di olio che hannolo scopo di “trattenere” i granelli del pigmento, sono disperse nell’acqua.

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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 annifa.

Nella tempera a uovo, molto utilizzata in periodo rinascimentale, vieneutilizzato come legante il tuorlo e/o l’albume dell’uovo. Nella “temperamagra” i leganti sono colle di origine animale o vegetale. Dal XV secolo sisono sviluppate le pitture ad olio, in cui si utilizzano oli essenziali (olio dilino, trementina, . . . ) per l’emulsione con l’acqua e il pigmento;

• l’acquerello, diffuso in Cina e Giappone in antichità e arrivato in Europadal XV secolo, nel quale il pigmento è stabilizzato dalla presenza di gommaarabica;

• i colori acrilici, nei quali i pigmenti sono stabilizzati dalla presenza diuna resina acrilica. I colori acrilici sono prodotti sintetici del XX secoloe trovano larghissimo impiego anche oggi. E’ una tecnica che conferisceal pigmento elevata stabilità e protezione dagli agenti atmosferici. Perquesto motivo, oltre che su tela, si può usare su muro o altri supporti.

5 I pigmenti nel corso della storia

5.1 La preistoriaI primi pigmenti utilizzati sono minerali di facile reperimento. Le ocre sonoossidi e idrossidi di ferro con impurezze argillose di colore rosso (per la presenzadi ematite Fe2O3) o giallo (per la presenza di un mix di ossidi e idrossidi di

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Figura 8: La Nascita di Venere di Botticelli (1482-1485), conservata al Museodegli Uffizi di Firenze, realizzata con la tecnica della tempera magra su tela.

Figura 9: La Notte Stellata di Vincent Van Gogh (1889), conservata al MoMAdi New York, olio su tela.

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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 acrilicie conservate al MoMA di New York.

Figura 11: Opera di Banksy su un muro di Gerusalemme del 2005. E’ stata usatala tecnica dello stencil in cui la vernice acrilica contenuta in una bombolettaspray viene applicata su una maschera. La maschera è realizzata tramite iltaglio di alcune sezioni della superficie di un apposito materiale (ad esempio unfoglio di cartoncino) per formare un negativo fisico dell’immagine che si vuolecreare. Applicando la vernice sulla maschera, la forma ritagliata verrà impressasulla superficie retrostante lo stencil, in quanto il colore passerà solo attraversole sezioni asportate.

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ferro chiamto limonite). Il nero si otteneva da minerali trovati nelle grotte comeMnO2, dalla fuliggine o dalla legna combusta (carbon black o nerofumo). Ilbianco si ricavava dal gesso (CaSO4) e dalla creta, un argilla contenente calcare(CaCO3).

5.2 Le civiltà nel MediterraneoLo sviluppo delle civiltà intorno al bacino del Mediterraneo, da Assiri e Babi-lonesi 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’artemineraria e agli scambi commerciali vennero introdotti nuovi colori e messi adisposizione degli artisti dell’epoca. Il cinabro si ottiene dal minerale omonimodi composizione HgS. Lo stesso pigmento ottenuto sinteticamente prenderà inepoca medievale il nome di vermiglio o vermiglione. Di colore rosso brillante, losi ritrova in affreschi e decorazioni in Persia e Palestina risalenti al I millennioa.C. e in numerosi siti romani. Ha origine in Mesopotamia l’utilizzo del realgar,un pigmento rosso arancio ottenuto dall’omonimo minerale, di composizioneAs4S4, 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, tantoche il minerale da cui si produceè considerato una pietra semipreziosa. Vienechiamato anche blu oltremare perchè questo minerale arrivava principalmentedall’Afghanistan, oltre il Mar Mediterraneo, appunto. Il suo utilizzo risale al5000 a.C. e il suo colore è dovuto alla presenza di lazurite (Na3Ca(Al3Si3O12)S).Gli Egizi disponevano di una tavolozza di colori quasi completa. Erano stati in-trodotti il rosso piombo (Pb3O4), il giallo della jarosite (KFe3(SO4)2(OH)6) edell’orpimento (As2S3), il verde della malachite (Cu2(CO3)(OH)2) e, soprattut-to, 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 conquesto colore più di tre millenni fa si conservano ancora inalterati. Per la suasintesi si adoperava una miscela di sabbia (SiO2), carbonato di calcio (CaCO3)e un composto contenente rame fusa a 850oC per diverse ore. Dopo il raffredda-mento si otteneva un silicato di rame e calcio di colore blu intenso CaCuSi4O10.

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Figura 13: Sei vasi contenenti pigmenti rinvenuti in una tomba in Egitto nelI secolo d.C. (epoca Romana) e oggi conservati al British Museum di Lon-dra. 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(Pb3(CO3)2(OH)2) e il verderame (Cu(CH3CO2)2). Grande importanza ebbe-ro i coloranti organici. Attorno al 1300 a.C. i Cretesi cominciarono ad estrarrela porpora dai molluschi delle specie Murex o Purpuria. Questo colorante ebbegrande diffusione grazie ai commerci dei Fenici che lo producevano a Tiro, cittàche si trova tutt’oggi nell’attuale Libano. La porpora di Tiro era molto preziosapresso i Romani e veniva pagata 10-20 volte il suo peso in oro. Dal mondo vege-tale invece arrivavano i coloranti indaco (blu), robbia (rossa), zafferano (giallo),e hennè (giallo-verde), estratti da alcune piante.

5.3 L’orienteIn Asia furono sviluppate importanti innovazioni nell’uso di pigmenti e coloran-ti. Nel III secolo d.C. fu introdotto un inchiostro, noto come inchiostro cineseo inchiostro indiano, ottenuto dalla dispersione in acqua di nerofumo o fulig-gine con colla animale come legante. Il suo utilizzo era largamente diffuso intutta l’Asia sia per la scrittura che per la pittura. E’ molto interessante co-me in Asia fu sintetizzato un composto del tutto simile al blu egiziano, notocome blu cinese o han blu. Nella formula del blu cinese il calcio è sostituitodal bario (BaCuSi4O10). Di formula simile è il porpora cinese o han purple,BaCuSi2O6. Entrambi questi pigmenti sono stati rinvenuti nelle decorazionidei famosi Guerrieri di Terracotta di Xian, in Cina. Per la decorazione delleporcellane era invece in uso il blu cobalto CoAl2O4. Dal V secolo si diffuse uncurioso pigmento, chiamato giallo indiano, che si ricavava dall’urina di muccache veniva nutrita di foglie di mango. Le mucche risentivano molto del tipo di

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dieta e morivano precocemente. Per questo motivo, agli inizi del 1900, questometodo di produzione fu bandito.

5.4 Le civiltà precolombianeParallelamente a quanto accadeva in Asia e in Europa, anche nelle Americhe,col passare del tempo, venivano introdotti nuovi pigmenti. Molti pigmenti sonogli stessi utilizzati anche in Europa, nonostante le civiltà sviluppate nei duecontinenti non erano mai state in contatto tra loro. Fa eccezione il blu Maya,ottenuto dalla combinazione del colorante indaco con un minerale bianco dinome poligorskite, per formare una lacca. Nelle civiltà sudamericane si sviluppòanche la produzione della cocciniglia, che fu importata in Europa dal XVI secoloe utilizzata al posto degli altri coloranti rossi.

5.5 Il medioevoDurante l’epoca medievale non si ebbero nuove scoperte di pigmenti degne dinota. Tuttavia, soprattutto sotto la spinta degli ordini monastici, che portavanoavanti ricerca scientifica empirica in modo quasi alchimistico, vennero svilup-pate alcune sintesi che permisero di ottenere alcuni pigmenti direttamente neilaboratori anziché per estrazione dal minerale. Ad esempio, ebbe grande succes-so la sintesi diretta del vermiglio a partire da mercurio e zolfo (X secolo) e nonsi dovette più ricorrere al minerale cinabro. Una delle fonti più interessanti perricavare la composizione del colore nel medioevo è il trattato "Il Libro dell’Ar-te" di Cennino Cennini. In questo libro vengono descritte le principali tecnicheutilizzate nell’affresco e nella tempera a uovo, le tecniche per la preparazione deipigmenti e le tecniche di miscela dei pigmenti per ottenere nuovi colori. Alcunicolori erano facilmente disponibili ed economici, altri erano ancora assai rari ecostosi, come il blu oltremare naturale. Per ovviare al suo elevato costo ebbegrande diffusione in epoca medievale, e fino alla fine del rinascimento, l’azzurrite(Cu3(CO3OH)2), di cui abbiamo già discusso precedentemente a proposito dellasua instabilità chimica. In epoca medievale ebbe grande importanza la diffusionedegli inchiostri, per i quali si utilizzavano soprattutto pigmenti neri (nerofumo,carbone) e rossi (vermiglio, rosso piombo e ocra).

5.6 L’età modernaNella prima metà del 1400 si verifica un cambiamento di grande importanzanella pittura: l’introduzione della pittura a olio. Tale innovazione si diffuseimmediatamente nel nord Europa, anche se le recenti analisi hanno confermatoche i pittori olandesi del 1420, quali Van Eyck e Campin, continuarono a usareuno sfondo fatto con tempere a uovo, per ricorrere all’olio nella parte finale deldipinto. La pittura a olio cominciò anche gradatamente ad affermarsi anche inItalia. In quel periodo Venezia era senza dubbio il principale snodo commer-ciale, dove per gli artisti era possibile procurarsi tutti i pigmenti di cui avevanobisogno. Nel 1600 si diffuse il primo vero pigmento sintetico dell’era moderna,

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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 blucobalto, il giallo limone, il giallo cadmio. A destra, Pierre-Auguste Renoir, Inbarca sulla Senna, 1875, Galleria Nazionale di Londra. Qui si riconoscono ilbianco piombo, il vermiglio, il giallo cromo, il giallo limone, il blu cobalto. Gliimpressionisti come Monet e Renoir avevano a disposizione una gamma di colorimolto vasta, grazie all’introduzione di numerosi pigmenti avvenuta dopo il 1800.

il giallo di Napoli, di formula Pb(SbO3)2, dal notevole potere coprente e dal-la elevata stabilità chimica. Ma è dal XVII secolo, grazie alle conquiste dellaricerca scientifica, che si svilupparono progressivamente nuove tecniche per lasintesi di pigmenti. Nel 1704, a Berlino, un fabbricante di colori ottenne ca-sualmente in laboratorio un pigmento di colore azzurro scuro che in seguito fumolto apprezzato, il blu di Prussia, di formula Fe4[Fe(CN)6]3. In seguito, inSvezia, si sintetizzarono il verde cobalto, un ossido misto di cobalto e zinco, e ilblu cobalto, un ossido misto di cobalto e alluminio. Nel 1790 il chimico franceseLouis Vauquelin identificò in alcuni minerali la presenza di un nuovo elementochimico: il cromo. Dai suoi studi sui composti del cromo vennero sintetizzatiil giallo cromo (PbCrO4) e l’arancio cromo, che si forma quando il PbCrO4 èin ambiente basico. Nel 1824 fu offerto un premio in denaro molto sostanziosoper chiunque avesse sintetizzato il blu oltremare. Fino ad allora, infatti, il bluoltremare era un pigmento molto ricercato ma dal costo elevato a causa dellasua scarsa reperibilità. Il premio fu vinto solo 4 anni più tardi dal chimico JeanBaptiste Guimet. Nello stesso periodo vennero introdotti nel mercato il violettocobalto (Co3(PO4)2), il bianco di zinco (ZnO2), il giallo di cadmio (CdS), ilgiallo limone (BaCrO4), il verde veronese (Cu3(AsO4)2).

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6 Elenco dei principali pigmenti attualmente inuso

In questo paragrafo riportiamo i principali pigmenti attualmente in uso o inuso fino a poco tempo fa. Molti pigmenti contenenti metalli quali Pb, Bi, Cd,Hg, infatti, vengono progressivamente tolti dal mercato in quanto contenentimetalli pericolosi per la salute e l’ambiente. Dall’elenco sono esclusi i pigmentiottenuti per miscela di pigmenti diversi. Una grande quantità dei pigmenti sinte-tici utilizzati oggi, però, è prodotta come miscela contenente sostanze colorantiorganiche come le ftalocianine e i pigmenti azoici. Alcuni di questi colorantihanno la proprietà di assumere un colore diverso a seconda dell’acidità e dellabasicità dell’ambiente (sostanze che hanno questo comportamento si chiamanoindicatori). Altri invece possono assumere sfumature di colore diverse se fattireagire con altre sostanze. Opportunamente combinati possono quindi fornireun’elevata gamma di colori. Le nuove frontiere della ricerca scientifica hannoconsentito la sintesi di alcuni pigmenti inorganici. Il blu YInMn è un ossido diittrio, indio e manganese. La composizione di questo ossido è variabile per indioe manganese. Più è elevata la presenza di manganese rispetto all’indio e più ilblu diventa chiaro. Modificando la composizione è possibile quindi ottenere uncolore blu della tonalità desiderata. Il Vantablack è un pigmento nero compostoda nanotubi di carbonio. I nanotubi sono dei tubi ottenuti da fogli monostrato diatomi di carbonio. Il Vantablack è la sostanza più scura conosciuta, assorbentefino al 99,965% delle radiazioni.

Figura 15: A sinistra: Il metilarancio è un pigmento azoico che può avere coloriche vanno dal rosso (quando il pH è minore di 3) al giallo (quando il pH èmaggiore di 4,5); a destra: un foglio di alluminio ricoperto da Vantablack, lasostanza più scura conosciuta.

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Pigmento Formula Data scopertaBianco

Bianco San Giovanni CaCO3 +Ca(OH)2 preistoria, affinato nel XIII sec.Bianco di piombo Pb3(CO3)2(OH)2 400 a.C.Bianco di zinco ZnO 1834Bianco di titanio TiO2 1916

GialloOcra gialla FeOOH preistoria, sintetico nel 1920

Giallo di Napoli Pb(SbO3)2 XVI sec.Giallo di cromo PbCrO4 1816Giallo di cadmio CdS 1820Giallo limone BaCrO4 1830

Giallo di cobalto K3[Co(NO2)6] 1852Giallo arilide (e derivati) organico 1921

Giallo di bismuto BiVO4 1950Verde

Terra verde alluminosilicati di Fe e Mg antica Grecia e antico EgittoVerde di cobalto CoZnO2 1780

Verde veronese (viridio) Cu3(AsO4)2 1838Verde titanato di cobalto Co2TiO4 1930

RossoOcra rossa Fe2O3 preistoria, sintetico nel XVIII sec.

Lacca di robbia organico II millennio a.C., sintetico nel 1804Rosso porpora organico II millennio a.C.Rosso carminio organico VII sec. a.C.Rosso di cadmio CdS + CdSe 1919Rosso laccato organico XXI secoloRosso segnale organico XXI secolo

ArancioArancio di cromo Pb2CrO4(OH)2 1809Arancio di marte Fe2O3 +Al2O3 XVIII secolo

MarroniTerra d’ombra Mn3O4 antica RomaTerra di Colonia Fe2O3 +MnO2 + organico XVIII secoloTerra di Siena Fe2O3 + argille XVIII secolo

BluIndaco organico antico Egitto, sintetico nel 1880

Blu oltremare Na3Ca(Al3Si3O12)S VI sec., sintetico nel 1828Blu di Prussia Fe4[Fe(CN)6]3 1724Blu cobalto CoAl2O4 1807Blu ceruleo CeO + SnO2 1860

Blu ftalocianina organico 1930Azzurro di manganese Ba2MnO4SO4 1935

YInMn blu Y(In,Mn)O3 2009Viola

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Violetto di cobalto Co3(PO4)2 1859Violetto di manganese MnNH4P2O7 1868

Lacca viola C3H3NO2 XXI secoloNero

Nero carbone (o nero fumo) C preistoriaNero d’ossa (o nero avorio) Ca3(PO4)2 +CaCO3 +C preistoria

Spinello nero MnFe2O4 XIX secoloVantablack C in nanotubi 2014

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Fonti e riferimenti• www.colourlex.com

• www.webexhibits.org/pigments/

• www.pigmenti.net

• www.en.wikipedia.org/wiki/YInMn-Blue

• www.archeologie.culture.fr/lascaux/

• Chimica dei pigmenti (Appunti Prof. Guiso)

• Enciclopedia Treccani: acquerello, tempera

• www.chimica-online.it/fisica/colori-complementari.htm

• I materiali coloranti (dal sito www.pls.unibo.it)

• L’Archeologia della grotta di Lascaux (di A. Leroi-Gourham), Le Scienze,1 agosto 1982

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