Ne faremo di tutti i coloriSintesi di prodotti pittorici

Università degli Studi di GenovaDipartimento di chimica e chimica industriale

Progetto Lauree ScientificheLaboratori Regionali

2009-2010

Dr. Riccardo Carlini

L’aspetto più interessante di un’opera pittorica è legato alla L’aspetto più interessante di un’opera pittorica è legato alla conoscenza dei pigmenti e dei coloranti presenti. Il colore ha una conoscenza dei pigmenti e dei coloranti presenti. Il colore ha una profonda influenza su di noi, per motivi non solo artistici, ma profonda influenza su di noi, per motivi non solo artistici, ma radicati nelle risposte emozionali che essi innescano nella sfera radicati nelle risposte emozionali che essi innescano nella sfera sensorialesensoriale

Il coloreIl colore

Il colore gioca un ruolo essenziale nella vita di tutti i giorni: ci orienta Il colore gioca un ruolo essenziale nella vita di tutti i giorni: ci orienta nella scelta del cibo, dei vestiti e dell’ambiente in cui vivere; controlla il nella scelta del cibo, dei vestiti e dell’ambiente in cui vivere; controlla il traffico, scatena emozioni e ci aiuta a descrivere stati d’animotraffico, scatena emozioni e ci aiuta a descrivere stati d’animo

I colori hanno significati che variano da continente a continente, da I colori hanno significati che variano da continente a continente, da cultura a culturacultura a cultura

Tutto questo è sempre stato uno spunto fondamentale per i pittori che si Tutto questo è sempre stato uno spunto fondamentale per i pittori che si servivano dei colori per trasmettere le proprie emozioni con le loro opereservivano dei colori per trasmettere le proprie emozioni con le loro opere

Aspetti culturale del coloreAspetti culturale del coloreColore Significato culturale

Rosso

Cina - simbolo di celebrazione e fortunaIndia - colore della purezzaStati Uniti - colore di Natale combinato con il verdeCulture orientali - gioia se combinato con il bianco

GialloAsia - sacro, imperialeCulture occidentali - gioia, felicità

Blu

Cina - associato all’immortalitàColombia - associato al saponeIndù - il colore di KrishnaEbrei - santitàMedio Oriente - colore protettivo

VerdeIndia - il colore dell’IslamAlcuni popoli dei paesi tropicali - associato al pericoloStati Uniti - colore di Natale

Porpora Culture occidentali - regalità

BiancoCulture orientali - morteStati Uniti - purezza

Nero Culture occidentali - morte

Gli alimenti sono spesso addizionati di coloranti, perché il colore è un importante fattore che si aggiunge al nostro piacere di mangiare. In alcuni casi il colore è reso più vivo con prodotti sintetici in altri gli additivi sono di origine naturale, come gli antociani (sotto) che sono contenuti nei frutti a bacca rossa e blu.

Il colore del cibo

Gli antociani sono dei pigmenti fotosensibili che subiscono reazioni redox in presenza di luce. Essi sono alla base di un’altra attività PLS: la cella di Graetzel.

Il colore nella storiaIl colore nella storiaLo studio dell’uso del colore nel corso della storia dell’uomo ci consente di Lo studio dell’uso del colore nel corso della storia dell’uomo ci consente di constatare quanto profonda fosse la conoscenza dell’ambiente in cui constatare quanto profonda fosse la conoscenza dell’ambiente in cui l’uomo viveva: una conoscenza sperimentale di piante, animali e rocce l’uomo viveva: una conoscenza sperimentale di piante, animali e rocce incredibilmente profonda ed estesa. Alcune scoperte e alcune sintesi nel incredibilmente profonda ed estesa. Alcune scoperte e alcune sintesi nel campo della chimica delle sostanze coloranti, operate da popoli antichi, ci campo della chimica delle sostanze coloranti, operate da popoli antichi, ci appaiono stupefacenti nella loro genialità, pur con soluzioni che possono appaiono stupefacenti nella loro genialità, pur con soluzioni che possono sembrare oggi curiosesembrare oggi curiose

La sintesi del La sintesi del Blu EgizianoBlu Egiziano da parte da parte degli antichi Egizi prevede l’unione degli antichi Egizi prevede l’unione del colorante a base di rame, della del colorante a base di rame, della sabbia, del calcare e di un sabbia, del calcare e di un fondente alcalino che permette la fondente alcalino che permette la fusione dei quattro composti.fusione dei quattro composti.

La luce

λλ = νν-- 1 1

λλ= lunghezza d’onda= lunghezza d’onda

νν = frequenza = frequenza

E = h*νCon h=cost. di Planck = 6.6 * 10Con h=cost. di Planck = 6.6 * 10-34-34 Js Js

La luce ha natura La luce ha natura ondulatoria (onde) e ondulatoria (onde) e corpuscolare (fotoni)corpuscolare (fotoni)

Più alta è l’energia legata alla radiazione più essa assumerà colorazioni tendenti al blu-violetto

Lo spettro elettromagnetico comprende l'intera gamma delle lunghezze d'onda esistenti in natura, dalle onde radio, lunghissime e poco energetiche, ai raggi cosmici, cortissimi e dotati di straordinaria energia.La luce visibile, ovvero l'insieme delle lunghezze d'onda a cui l'occhio umano è sensibile e che sono alla base della percezione dei colori, costituisce solo una piccolissima porzione all'interno dello spettro elettromagnetico, cioè tra 380 e 780 nanometri

Intervalli spettraliIntervalli spettrali

nome λ (intervallo) colore tipo nome λ (intervallo) colore tipo

Bianco     Ciano ~ 485-500 nm  

Grigio     Azzurro    

Nero     Blu ~ 440-485 nm  

Rosso ~ 625-740 nm   Indaco    

Marrone ~ 590-625 nm   Viola ~ 380-440 nm  

Marrone chiaro     Violetto    

Arancione ~ 590-625 nm   Magenta    

Giallo ~ 565-590 nm   Rosa    

Verde ~ 500-565 nm        

Una capra come vede una fragola?Una capra come vede una fragola?

Questo è valido per gli organismi umani ma al di fuori del nostro sistema tutto cambia. La visione dei colori dipende dai coni e dai bastoncelli presenti nella retina. Infatti le capre non riescono a vedere il rosso come noi perché vedono in pratica tutto verde.

Ecco perché divorano qualsiasi cosa: per loro è tutto erba!

La luce,è recepita dai nostri organi visivi che la processano fornendo al cervello gli impulsi che permettono la distinzione dei colori. Ogni colore che vediamo E’ un'impressione che il nostro cervello registra, quando combina i segnali provenienti da queste 3 bande cromatiche.

Il toro, invece, è daltonico: non riesce a distinguere alcuni colori tra i quali il rosso. Quindi non è il rosso a farlo infuriare ma il continuo movimento del drappo e del torero !

Perché il cielo è blu e le nuvole sono bianche?

Le molecole di gas dell’atmosfera hanno dimensioni comparabili alla lunghezza d’onda della la luce. La luce rossa, che ha una lunghezza d'onda maggiore tende a "scavalcarle" senza interagire; questa luce, dunque, prosegue la sua propagazione rettilinea lungo la direzione iniziale. Al contrario, la luce blu ha una lunghezza d'onda inferiore e interagisce con le molecole ed è infatti riflessa in tutte le direzioni (fu Einstein a dimostrare nel 1911, che erano proprio le molecole, e non le polveri in sospensione, la causa della diffusione).Vicino all'orizzonte il cielo è di un azzurro più chiaro perché la luce, per raggiungerci da questa direzione, deve attraversare più aria e viene diffusa maggiormente indebolendo l’intensità della luce blu.Le nuvole e la nebbia ci appaiono bianche perché consistono di particelle più grandi delle lunghezze d'onda della radiazione visibile, e diffondono tutti i colori allo stesso modo dando come risultato una luce bianca.

I colori corrispondenti alla lunghezza d’onda assorbita e a quella riflessa da un oggetto sono tra loro complementari. Un oggetto che sia in grado di assorbire la radiazione a 400-440 nm (luce violetta) apparirà giallo-verde; Con queste informazioni e conoscendo le caratteristiche di assorbimento della luce di un pigmento è possibile generare i colori in modi diversi.

Per esempio, il colore rosa si può ottenere in tre modi:

Colori complementariColori complementari

La miscelazione di colori puri può avvenire per sintesi La miscelazione di colori puri può avvenire per sintesi additivaadditiva o o sottrattivasottrattiva

• diluendo luce arancio (diluendo luce arancio (~~620 nm) con luce 620 nm) con luce biancabianca

• miscelando luce rossa (miscelando luce rossa (~~700 nm) e ciano 700 nm) e ciano ((~~490 nm)490 nm)

• miscelando luce rossa (miscelando luce rossa (~~700 nm), verde 700 nm), verde ((~5~520 nm) e violetta (20 nm) e violetta (~420~420 nm) nm)

I pigmenti sono la base di tutti i dipinti. I primi pigmenti erano costituiti semplicemente da terra o argilla, dispersi in mezzi come saliva o grassi animali. Al giorno d’oggi, i pigmenti sono spesso sofisticati capolavori di ingegneria chimicaLa caratteristica comune di tutti i pigmenti è la dispersione del materiale grezzo in un mezzo opportuno, generalmente un liquido. L’evaporazione del

Introduzione ai pigmentiIntroduzione ai pigmenti

liquido causa la formazione di una pellicola, grazie alla quale il pigmento aderisce alla superficie del dipintoIl colore di un pigmento dipende principalmente dalla sua struttura chimica che influenza le proprietà di assorbimento e riflessione della luce.

I pigmenti si dividono in due classi:

Pigmenti inorganici e pigmenti organici

• pigmenti inorganici, quasi tutti di origine minerale e struttura cristallina, ottenibili naturalmente o per sintesi; essi compongono la maggior parte dei materiali pittorici in arte

• pigmenti organici, composti cioè essenzialmente da carbonio, idrogeno e ossigeno; rispondono a questa definizione i coloranti che, fissati su un supporto minerale opaco, si trasformano in lacche (es. Alizarina); sono attualmente disponibili alcuni pigmenti organici sintetici, come le ftalocianine.

La stabilità chimica dei pigmenti deve esplicarsi anche nei confronti di sostanze esterne, quali l’ossigeno (presente nell’aria), l’umidità e agenti potenzialmente aggressivi come i gas inquinanti: SO2, SO3 ed H2S; quest’ultimo è in grado di degradare pigmenti a base di piombo, argento e altri metalli con cui forma solfuri neri

Stabilità chimicaStabilità chimicaLe caratteristiche chimiche di un pigmento devono essere compatibili con l’ambiente chimico circostante, comprendendo in questa definizione i mezzi disperdenti, i protettivi, gli strati di preparazione ma anche gli altri pigmenti, nei confronti dei quali il pigmento deve essere inerte

Un esempio di degradazione chimica può essere il viraggio al verde di pigmenti gialli costituiti da cromati: in presenza di sostanze riducenti (come alcuni pigmenti organici) si ha la riduzione di Cr(VI) a Cr(III)

Compatibilità tra pigmentiPigmento Incompatibilità

PIGMENTI A BASE DI RAME 

Verde smeraldo  Annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo (Cu forma solfuro)

Verdigris Annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo

Verde ftalocianina Non annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo (Cu non metallico)

PIGMENTI A BASE DI ZOLFO

Giallo cadmio, Rosso cadmio Non mescolare con pigmenti a base di piombo e di rame

Orpimento, Realgar  Da non mescolare con pigmenti a base di piombo e di rame

Vermiglione Da non mescolare con pigmenti a base di rame

PIGMENTI A BASE DI PIOMBO

Bianco piombo  Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo

Giallo di piombo-stagno Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo

Massicot Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo

Giallo di Napoli Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo

ALTRI PIGMENTI

Lacca di alizarina Perde durabilità se mescolato con ossidi di ferro (UV assorbente)

Lacca di robbia Distrutta in presenza di calce

Blu di Prussia Mescolato con Bianco zinco, tende a sbiadire se esposto alla luce

Zafferano Miscelato con altri colori, tende a sbiadire

ProceduraSintesi dei pigmenti

Pesare la quantità di reagente 1 nel becker da 100 ml su bilancia tecnica e solubilizzare, agitando, con 50 ml di acqua deionizzata calda.

Ripetere la stessa operazione con il reagente 2 in un bekher da 200 ml.

Versare il contenuto del becker 1 nel becker 2 e agitare.

Lasciare depositare il precipitato

Filtrare su buchner sotto vuoto

Mettere in stufa per qualche minuto.

COLORE REAGENTE 1 REAGENTE 2 PRODOTTO

BIANCO CaCl2 3 g Na2CO3 3 g CaCO3

BLU FeCl3 1.5 g K4Fe(CN)6 4 g KFe2(CN)6

LAVANDER Co(NO3)2 2 g Na2CO3 3 g CoCO3

GIALLO Pb(NO3)2 1 g KI 2 g PbI

VERDE Co(NO3)2 1.5 g K4Fe(CN)6 4 g Co2Fe(CN)6

ProceduraProceduraPreparazione dei leganti

UOVO

Rompere il guscio dell’uovo, isolare l’albume dal tuorlo e riporre albume e tuorlo un 2 beute da 100 ml

Aggiungere alcune gocce di acido acetico diluito

OLIO DI LINO

Prelevare 10 ml di olio di lino crudo o 10 ml di olio di lino cotto in un cilindro graduato.

ProceduraProcedura

Prelevare una spatolata di pigmento secco e porlo in un vetro d’orologio o in una capsula di Petri. Aggiungere goccia a goccia il legante scelto.

Amalgamare con la spatola o con un pestello fino ad ottenere un impasto omogeneo. Ripetere l’operazione con gli altri pigmenti e gli altri leganti.

Stendere su foglio con l’aiuto di un pennellino il prodotto finale e lasciare asciugare all’aria.

“La cosa più bella che possiamo sperimentare è il mistero; è la fonte di ogni vera arte e di ogni vera scienza.”

Albert Einstein