Materiali pittorici
Corso di laurea specialistica in
Scienza e Tecnologia per i Beni Culturali
Dott. Maurizio Aceto
Università del Piemonte Orientale
Facoltà di Scienze MFN - Sede di Alessandria
Via Bellini, 25/G
Tel.
0131 360265
Fax
0131 360250
Email
[email protected]
Anno accademico 2007-2008
Dettagli sul corso
• 5 crediti di corso in aula (40 ore)
• esame scritto (10 domande)
• testi consigliati:
• diapositive Powerpoint del corso
• “La chimica nel restauro - I materiali dell’arte
pittorica”, M. Matteini e A. Moles, Nardini
editore, 2002, 31 €
• “I colori degli antichi”, L. Colombo, Nardini
editore, 1995, 25 €
Programma del corso
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Introduzione
Tecniche pittoriche e supporti
Tecniche analitiche per l’identificazione di pigmenti e coloranti
Storia dei materiali pittorici:
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Preistoria

Egiziani, Greci/Romani, area mediterranea

Medioevo (Europa, Oriente, Sudamerica)

Rinascimento

Età moderna

Età contemporanea
Manoscritti illuminati
Inchiostri
Coloranti tessili
Degradazione di pigmenti e coloranti
Autenticazione di opere pittoriche
Leganti, vernici e resine
Tecniche analitiche per l’identificazione di leganti, vernici e resine
Degradazione di leganti, vernici e resine
Interesse allo studio dei materiali pittorici
Ci sono diversi motivi per i quali è importante studiare e
riconoscere i materiali pittorici su un'opera d'arte:
• Caratterizzazione
• tavolozza di un artista
• capacità tecnologiche e tenore di vita di una civiltà
• Conservazione
• studio degli effetti degli agenti atmosferici su pigmenti,
leganti e vernici
• Restauro
• ripristino di aree rovinate con tinte il più possibile simili
• Datazione e autenticazione
• in base alla collocazione temporale dei pigmenti identificati
I materiali dell’arte pittorica
L’arte pittorica si compone di molte facce, a seconda dell’epoca, delle
culture e dei materiali impiegati nella sua espressione. In comune tra i
molteplici aspetti c’è uno schema generale che possiamo riassumere come
segue:
uno o più strati
pittorici
eventuale strato
protettivo
mezzo disperdente
o solubilizzante
supporto (tela, pergamena, muro, ecc.)
eventuali strati di preparazione
Chi è più importante?
In questo schema lo strato pigmentato occupa la parte più evidente e
perciò più attrattiva, ma dal punto di vista tecnico tutti gli strati sono
funzionali alla creazione di un’opera d’arte di valore e alla sua cromaticità.
Un quadro su cui non fosse posto un opportuno strato protettivo
vedrebbe i suoi pigmenti degradarsi nel tempo, così come un pigmento non
potrebbe mai essere steso in maniera corretta se non in presenza di un
opportuno strato disperdente; un affresco, infine, non potrebbe mai
essere realizzato senza preparare la superficie muraria in modo da
accogliere i pigmenti. Per questi motivi lo studio di un’opera d’arte
pittorica non dovrebbe limitarsi alla caratterizzazione dei pigmenti ma
dovrebbe riguardare in ugual misura i seguenti materiali:
• materiali protettivi
• pigmenti e coloranti
• materiali disperdenti
• strati di preparazione
• supporti
Per capire la complessità che può stare dietro un’opera pittorica è
sufficiente osservare la successione degli strati presenti in questa icona
post-bizantina, eseguita con tempera
a uovo su supporto in pelle. Come si
può notare, la stratigrafia evidenzia
la presenza di non meno di 8 strati
diversi tra pigmenti, protettivi e
supporti vari
…ma noi preferiamo il colore
È innegabile comunque che l’aspetto più interessante di un’opera
pittorica è legato alla conoscenza dei pigmenti e dei coloranti
presenti. Questo perché il colore ha una profonda influenza su di
noi, per motivi non solo artistici
Il colore
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
traffico, scatena emozioni e ci aiuta a descrivere stati d’animo
I colori hanno significati che variano da continente a continente, da
cultura a cultura
Ciò si riverbera inevitabilmente nelle manifestazioni artistiche
Aspetti culturale del colore
Colore
Significato culturale
Rosso
Cina - simbolo di celebrazione e fortuna
India - colore della purezza
Stati Uniti - colore di Natale combinato con il verde
Culture orientali - gioia se combinato con l bianco
Giallo
Asia - sacro, imperiale
Culture occidentali - gioia, felicità
Blu
Cina - associato all’immortalità
Colombia - associato al sapone
Indù - il colore di Krishna
Ebrei - santità
Medio Oriente - colore protettivo
Verde
India - il colore dell’Islam
Alcuni popoli dei paesi tropicali - associato al pericolo
Stati Uniti - colore di Natale
Porpora
Culture occidentali - regalità
Bianco
Culture orientali - morte
Stati Uniti - purezza
Nero
Culture occidentali - morte
Casi estremi
Nella bandiera della Repubblica d’Irlanda convivono il colore verde,
rappresentante i Cattolici e la causa repubblicana, e il colore arancio,
rappresentante i Protestanti e la causa unionista
Il bianco rappresenta la speranza di pace tra le due fazioni
Il colore del cibo
Gli alimenti sono spesso addizionati di coloranti, perché il colore è
un’importante proprietà degli alimenti che si aggiunge al nostro piacere di
mangiare. Nessuno vorrebbe mangiare un salame di color grigio o una mela
dalla buccia pallida. Perciò, prima di essere commercializzati i prodotti
alimentari possono subire delle aggiunte per renderli più appetitosi. Nei
casi più fortunati gli additivi sono di origine naturale, come gli antociani
(sotto) che sono contenuti nei
frutti a bacca rossa e blu. Nei
casi meno favorevoli il colore è
reso più vivo con prodotti
sintetici non troppo sani
Colori appetitosi e non
Tra tutti i colori dello spettro visibile, il blu sopprime l’appetito. Alcuni
schemi dietetici suggeriscono di servire il cibo su piatti blu o posizionare
una luce blu nel frigorifero o, peggio ancora, tingere di blu il cibo
(l’effetto diventa irresistibile se si aggiunge una nota di nero). Perchè?
Il cibo blu è rarissimo in natura. Non ci sono vegetali blu nè animali a
carne blu; a parte alcune bacche (mirtilli, more) e pochissimo altro il
colore blu non esiste in quantità significative come colorante naturale nel
cibo. Perciò, il nostro organismo non ha un responso automatico per il blu.
In più, il nostro istinto evita i cibi che ci sembrano velenosi: quando i
nostri progenitori cercavano cibo, i colori blu, nero e porpora erano
segnali di avvertimento che indicavano cibo potenzialmente letale
Il colore nell’arte
Il colore ha sempre giocato un ruolo importante nella storia dell’uomo ed
è una testimonianza tangibile dell’arte e della psicologia dei popoli di
tutte le epoche, nessuna esclusa. Dall’inizio della propria storia l’uomo ha
cercato di utilizzare il colore per tutte le sue espressioni, attingendo a
piene mani dal mondo minerale, da quello vegetale e da quello animale per
produrre pigmenti e coloranti a seconda delle risorse disponibili
Le conoscenze sul colore
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
l’uomo viveva: una conoscenza sperimentale di piante, animali e rocce
incredibilmente profonda ed estesa. Alcune scoperte e alcune sintesi nel
campo della chimica delle sostanze coloranti, operate da popoli antichi, ci
appaiono stupefacenti nella loro genialità, pur con soluzioni che possono
sembrare oggi curiose
La sintesi del Blu Egiziano da parte
degli antichi Egizi è un capolavoro
di intuizione, in cui sono presenti
quattro componenti: il colorante a
base di rame, la sabbia, il calcare e
un fondente alcalino che permette
la fusione e quindi l’interazione tra
i tre componenti precedenti
L’uso del colore
Nel corso della storia dell’uomo gli usi
principali del colore in campo artistico sono:
• nelle opere pittoriche (affreschi, pitture)
• nella decorazione degli oggetti preziosi
(statuette, monili)
• nella decorazione degli oggetti domestici
• nella tintura dei tessuti (vesti, paramenti)
• nella tintura del corpo (per rituali, per
impressionare i nemici, per uso cosmetico)
I Pitti, una tribù del Nord della Scozia, erano
chiamati così dai Romani dalla parola latina
pictus, dipinto. Usanze simili fecero e fanno
ancora parte della cultura di alcune tribù. Gli
Indiani d'America erano soliti decorarsi il
corpo con colori di guerra brillanti; gli attori
Cinesi e Siamesi di oggi usano il blu, il verde, l'ocra, il rosso e il bianco per
rappresentare spiriti e demoni nelle loro rappresentazioni teatrali
La luce
Non si può parlare di colore senza parlare prima di luce, la madre
di tutti i colori, il personaggio più importante in qualsiasi
rappresentazione artistica
La
luce
ha
natura
ondulatoria
(onde)
e
corpuscolare (fotoni)

L = lunghezza d’onda ()

F = frequenza ()

L  1/F

F  Energia (E=h)
Lo spettro elettromagnetico
Energia
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. Fenomeni fisici apparentemente diversissimi, come le onde radio che
trasportano suoni e voci nell'etere e i raggi X che impressionano le lastre radiografiche,
appartengono in realtà alla medesima dimensione, quella delle onde elettromagnetiche.
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
Luce bianca e luce colorata
Luce rossa  750 nm
Luce violetta  400 nm
La luce visibile, cioè la radiazione compresa tra 380 e 780 nm, è definita globalmente
luce bianca: essa è la somma delle componenti colorate, dal violetto al rosso passando
per il blu, il verde, il giallo, ecc., corrispondenti alle lunghezze d’onda comprese
nell’intervallo suddetto. Queste componenti possono essere evidenziate quando un raggio
di luce passa attraverso un prisma, un oggetto capace di rallentarle in maniera
differente; lo stesso effetto si ha nell’arcobaleno, quando la luce bianca passa
attraverso le goccioline d’acqua di cui è satura l’aria dopo un temporale
Intervalli spettrali
nome
 (intervallo)
colore tipo
nome
Bianco
Ciano
Grigio
Azzurro
Nero
Blu
Rosso
~ 625-740 nm
Indaco
Marrone
~ 590-625 nm
Viola
Marrone chiaro
Violetto
Arancione
~ 590-625 nm
Magenta
Giallo
~ 565-590 nm
Rosa
Verde
~ 500-565 nm
 (intervallo)
~ 485-500 nm
~ 440-485 nm
~ 380-440 nm
colore tipo
L’origine del colore
Perchè le cose sono colorate? Ci sono fondamentalmente tre cause che, in innumerevoli
varianti, rendono il mondo colorato. La luce può essere:
• CREATA come nel bagliore giallo di una candela. La luce visibile si
può creare attraverso l’energia elettrica (es. lampadina), l’energia
chimica (es. combustione) o l’energia termica (es. vulcano in
eruzione)
• PERSA come attraverso un vetro colorato. Alcuni colori risultano
da porzioni dello spettro visibile che si perdono o vengono
assorbite. Se vediamo un colore su un oggetto, c’è una molecola in
grado di assorbire parte dello spettro visibile
• MODIFICATA come nel cielo al tramonto o in un prisma. Molti
esempi di colore naturale derivano dalle proprietà ottiche della luce
e dalle sue modificazioni attraverso processi come diffusione,
rifrazione, diffrazione, interferenza, ecc.
Definizione di colore
Che cosa è il colore? La risposta più corretta è che il colore…non
esiste! Ogni oggetto ci appare colorato, ma il colore dell’oggetto
non ne costituisce caratteristica assoluta, come può essere invece
la sua composizione chimica o il suo peso. Il colore è infatti una
sensazione prodotta sul cervello, tramite l’occhio, da un corpo
opaco colpito dalla luce o in grado di emettere luce
La definizione tecnicamente più accurata del colore è la seguente:
“Il colore è l’effetto
visivo
causato
dalla
composizione spettrale
della
luce
emessa,
trasmessa o riflessa
dagli oggetti”
Alcuni scherzi del colore
Nell’esempio a destra il rosso appare
più brillante contro uno sfondo nero o
uno sfondo blu-verde, più spento
contro uno sfondo bianco o arancione.
Notare come il quadrato rosso appaia
più ampio sullo sfondo nero che sugli
altri sfondi
Nel secondo esempio il rettangolo
porpora a sinistra sembra avere una
nota rossa in confronto al rettangolo a
destra. In realtà sono identici!
Gli Impressionisti conoscevano bene
questi trucchi
Osservando gli effetti che i vari colori hanno gli uni sugli altri si
capisce la relativa difficoltà di definire un colore
Requisiti per il colore
Il colore quindi dipende dall’osservatore e dalle condizioni in cui esso è
osservato. Sono necessarie tre cose perché ci sia evidenza di colore:
• un oggetto: le caratteristiche superficiali
dell’oggetto influenzano notevolmente il suo
colore, in quanto causano interazioni di vario
tipo: assorbimento, riflessione, trasmissione,
diffusione, ecc.
• una sorgente di luce: il colore cambia se la
sorgente
è
incandescente,
luminescente,
fluorescente, ecc.
• un osservatore: la definizione di colore può
essere
altamente
soggettiva,
essendo
dipendente da età, sesso, caratteristiche
genetiche e persino umore dell’osservatore.
Anche l’angolo di visuale può essere importante
Componenti assorbite o riflesse
In termini semplificati, un oggetto ha un particolare colore perchè la sua
superficie assorbe tutte le lunghezze d’onda dello spettro visibile tranne
quelle che vengono riflesse. Per esempio un oggetto blu appare tale in
quanto, assorbendo le componenti rossa, arancione, gialla, verde e violetto
della luce bianca, cioè spettro visibile, riflette l’intervallo spettrale del
blu, colore complementare del rosso. Al contrario un oggetto rosso
assorbe le componenti arancione, gialla, verde, blu e violetto dello spettro
visibile e riflette l’intervallo spettrale del rosso
N.B. Questo meccanismo è valido per molte situazioni ma non tutte
Il colore in termini oggettivi
Due situazioni cromatiche sono definibili in maniera semplice: il bianco e il nero. Un corpo che
riflette completamente la luce bianca (cioè la luce visibile) appare bianco, mentre un corpo che
assorbe completamente la luce bianca appare nero. Come si è detto, appaiono colorati i corpi
che riflettono o producono un particolare e limitato intervallo di lunghezze d’onda. Fa
eccezione il grigio che, nelle sue varie tonalità, non è un vero colore essendo una miscela di
bianco e nero
Per poter valutare e descrivere in termini oggettivi i colori che l’occhio umano riesce a
distinguere, esistono sistemi di carte del colore il più importante dei quali è descritto nel
Munsell Book of Color
Questi sistemi definiscono ogni colore in base a:



tinta, che indica i colori base, ovvero le lunghezze
d’onda dell’intervallo visibile
chiarezza, che indica la quantità di bianco e nero
presente nel colore
saturazione, che indica la quantità di tinta presente
in un dato colore in rapporto al bianco, al nero o al
grigio stabilito dal valore di chiarezza
Tutte le variazioni (circa quattromila) che l’occhio
umano è in grado di registrare sono classificabili in
termini di queste variabili
Produzione di colore
Un particolare colore può essere ottenuto (a parte la possibilità di
emettere luce propria) miscelando colori puri, primari o secondari
• i colori primari sono il rosso, il blu e il giallo: essi non
possono essere ottenuti da alcuna combinazione degli altri
colori
• i colori secondari, formati miscelando i colori primari, sono
l’arancione (rosso + giallo), il verde (giallo + blu) e il viola
(blu + rosso)
• i colori terziari, formati miscelando un colore primario e
uno secondario, sono il giallo-arancione, il rosso-arancione,
il rosso-viola, il blu-viola, il blu-verde e il giallo-verde
L’ultima figura, nota come ruota dei colori, contiene tutte le tinte
principali. Sir Isaac Newton sviluppò il primo diagramma circolare dei
colori già nel 1666
Colori complementari
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;
un oggetto che assorba nel range 600-700 nm (luce rossa) appare di
colore blu-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:
• 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)
La miscelazione di colori puri può avvenire per sintesi additiva o
sottrattiva
Sintesi additiva
Sintesi additiva (es. fasci di luce)  cause biologiche
Sintesi sottrattiva
Sintesi sottrattiva (es. inchiostro su carta)  cause fisiche
Percezione del colore
Il colore che si percepisce macroscopicamente può essere in realtà generato da sostanze che,
a livello microscopico, sono colorate in maniera molto differente. Nella figura di sinistra,
tratta da un testo tedesco del XVI secolo, il contorno della lettera R appare grigia.
L’ingrandimento al microscopio (100x), riportato nella figura di destra, mostra invece che il
colore grigio è ottenuto con sostanze di colore diverso. L’artista ha ottenuto la tinta
desiderata miscelando la bellezza di non meno di sette colori diversi
Tipi di materiali coloranti
• Pigmenti: sostanze generalmente inorganiche (minerali, rocce o prodotti di
sintesi) aventi proprietà coprenti, insolubili nel mezzo disperdente col quale
formano un impasto più o meno denso. Sono dotati di colore e di corpo;
impartiscono il proprio colore aderendo mediante un legante alla superficie del
mezzo che si desidera colorare. Sono generalmente stabili agli agenti
atmosferici e alla luce (lightfastness in inglese), tranne alcuni composti a base di
piombo. Vengono utilizzati soprattutto nell’arte pittorica
• Coloranti: sostanze generalmente organiche trasparenti, solubili nel mezzo
disperdente. Sono dotati di colore ma non di corpo; impartiscono il proprio colore
per inclusione, assorbimento o legame chimico con il mezzo che si desidera
colorare. Sono meno stabili dei pigmenti, in particolare se utilizzati nei
manoscritti e nei quadri. Vengono utilizzati soprattutto per la tintura dei tessuti,
es. Arzica, Zafferano
• Lacche: coloranti intrappolati in un substrato solido come calcare o argilla,
precipitati e successivamente polverizzati, da utilizzare analogamente ai
pigmenti, es. Robbia, Cocciniglia
• Mordenti: composti intermediari utilizzati per fissare chimicamente i coloranti al
substrato, generalmente costituiti da sali metallici che possono conferire colori
diversi a seconda del metallo
Differenze tra pigmenti e coloranti
I pigmenti sono praticamente
insolubili nel mezzo disperdente.
Sono costituiti da particelle
distinte che impartiscono al mezzo
il loro colore e opacità
Le particelle primarie della sostanza grezza generano aggregati durante il
processo di formazione del pigmento che rendono opaco il prodotto finale
Al contrario, i coloranti sono
solubili nel mezzo in cui sono
dispersi. Ciò significa che, una
volta
sciolti,
non
restano
particelle solide visibili e la
trasparenza
del
mezzo
disperdente resta immutata
Introduzione ai pigmenti
I pigmenti sono la base di tutti i dipinti e sono stati impiegati dall’uomo
per millenni. 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 chimica
La caratteristica comune di tutti i pigmenti è la dispersione del materiale
grezzo in un mezzo opportuno, generalmente un liquido. L’evaporazione del
liquido causa la formazione di
una pellicola, grazie alla quale il
pigmento
aderisce
alla
superficie del dipinto
Il colore di un pigmento
dipende principalmente dalla
sua struttura chimica che
influenza le proprietà di
assorbimento e riflessione
della luce
Pigmenti inorganici e pigmenti organici
Per quanto la definizione di pigmenti sia particolarmente calzante
per sostanze minerali, di composizione quindi prevalentemente
inorganica, i pigmenti si dividono in due classi:
• pigmenti inorganici, quasi tutti di origine
minerale e struttura cristallina (es. Cinabro,
dx), ottenibili naturalmente o per sintesi; essi
compongono la maggior parte dei materiali
pittorici in arte
• pigmenti
organici,
composti
cioè
essenzialmente da carbonio e idrogeno; nelle
tavolozze classiche non esistono veri pigmenti
organici ma rispondono a questa definizione i
coloranti che, fissati su un supporto minerale
opaco, si trasformano in lacche (es. Alizarina,
dx); sono attualmente disponibili alcuni
pigmenti organici sintetici, come le ftalocianine
Preparazione di un pigmento
Fino all’epoca della Rivoluzione Industriale (~ 1800), i pittori erano soliti
preparare i loro colori macinando i pigmenti e disperdendoli nel mezzo
opportuno. Siccome i colori tendevano ad indurirsi, era necessario
prepararli freschi tutti i giorni. Per quanto il numero di tinte disponibili
fosse assai più limitato che oggi, comunque, i pittori sapevano come
ottenere i loro colori da
minerali, terre, piante,
ossa, molluschi e insetti,
e
sapevano
come
prepararli al meglio in
modo che fossero adatti
alla tecnica artistica
impiegata
Attualmente, grazie agli
sviluppi della ricerca
chimica, sono disponibili
per
via
sintetica
centinaia di colori diversi
Caratteristiche tecniche dei pigmenti
Le caratteristiche tecniche di un pigmento sono definite da un insieme di
parametri:
• colore: esprimibile tecnicamente in termini di tinta, chiarezza e saturazione
• intensità del colore: esprime la facilità con cui un pigmento mantiene il suo colore
quando è miscelato ad un altro pigmento
• resistenza al calore: non è un parametro importante per pigmenti usati in campo
artistico
• lightfastness: capacità di un pigmento di resistere alla luce
• stabilità al tempo: legata alla lightfastness, esprime la resistenza agli agenti
atmosferici (aerosol marino, fumi da scarichi industriali, umidità o aridità)
• solubilità: un pigmento deve essere insolubile nel mezzo disperdente; questa
proprietà va mantenuta anche quando il pigmento è asciugato
• opacità o potere coprente: capacità di oscurare la superficie di applicazione
• stabilità chimica: il pigmento non deve reagire con altre sostanze, es. vernici o
additivi. Il blu di Prussia o alcuni pigmenti contenenti piombo sono esempi di
pigmenti poco inerti
Lightfastness
Alcuni pigmenti sono soggetti all'azione fotolitica della
luce (soprattutto i pigmenti organici) e subiscono
modifiche che possono portare all'imbrunimento o
comunque allo svanire del colore. Per valutare la capacità
di un pigmento di resistere immodificato all'azione
degradativa della luce si usa il concetto di lightfastness
(traducibile in italiano in stabilità alla luce)
Si tratta di una proprietà
legata prevalentemente alla
composizione
chimica
dei
pigmenti, alquanto importante
ma complessa. Essa infatti andrebbe valutata, più che in
relazione al pigmento puro, al pigmento nella
formulazione finale o, meglio ancora, dopo l'applicazione.
La presenza di leganti o di vernici impartisce un certo
grado di protezione dalla fotolisi; al contrario, alcuni
pigmenti possono influenzare la lightfastness di altri
pigmenti o coloranti promuovendone la fotolisi, come il
bianco titanio e l'ossido di ferro che causano la
fotodegradazione di alcuni pigmenti organici, essendo
buoni assorbitori di luce UV
Potere coprente
Si tratta di una delle proprietà più importanti di
un pigmento e consiste nella capacità di
oscurare la superficie di applicazione. Esso
dipende dal potere del film di assorbire e
diffondere la luce (un fenomeno noto come
scattering). Un fattore chiave è l’indice di
rifrazione (RI), che misura la capacità di una
sostanza di deviare la luce. Il potere coprente
di un pigmento è proporzionale alla differenza tra RI del pigmento ed RI del mezzo
disperdente. Ad esempio, il Bianco titanio (TiO2) è universalmente impiegato come
pigmento bianco perchè ha un ottimo potere coprente, in virtù del suo RI (2.552.76) contro RI dell'acqua (1.33)
I pigmenti inorganici hanno generalmente RI elevati e quindi buon potere coprente,
a differenza dei pigmenti organici che, avendo
valori di RI bassi, appaiono trasparenti
La dimensione delle particelle di pigmento è un
altro parametro importante che influisce sul
potere coprente. L’andamento del grafico a
fianco mostra che esiste generalmente un
massimo di scattering ad una data dimensione di
particelle, cui corrisponde un massimo di opacità
Stabilità chimica
Un aspetto facilmente comprensibile delle proprietà che un pigmento deve avere è
la sua stabilità chimica. Le 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)
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
Compatibilità tra pigmenti
Pigmento
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
Esempio: l’affresco
La compatibilità chimica dei pigmenti va verificata con le
caratteristiche delle tecniche pittoriche. Nel caso dell’affresco,
per esempio, il mezzo (calce spenta) esclude l’uso di pigmenti
instabili in ambiente alcalino
I pigmenti impiegati nella tecnica
dell’affresco sono infatti principalmente
ossidi minerali (terre, ocre) o altre
sostanze inorganiche inerti. Alcuni
pigmenti non utilizzabili nell’affresco
sono il blu di Prussia, la lacca di robbia, il
verde smeraldo e i pigmenti bituminosi; il
rosso piombo tende a diventare nero,
mentre l’azzurrite, blu, tende a virare a
Malachite, verde
L’effetto delle particelle
Come si è detto in precedenza, il colore di un pigmento (in luce bianca) si
può definire tecnicamente in termini di tinta, chiarezza e saturazione
Questi parametri dipendono dalle caratteristiche
di assorbimento della luce da parte dei costituenti
chimici. Tuttavia, essendo i pigmenti composti da
particelle disperse in un mezzo, il loro colore
dipende anche dalle dimensioni, dalla forma e dalla
purezza di queste particelle
Le dimensioni dei pigmenti possono variare da
meno di 10 µm (paragonabile alla farina) a oltre
100 µm. Per i pigmenti moderni alcuni valori tipici
sono i seguenti:
• nero di carbone: 0.01 - 0.08 µm
• bianco titanio: 0.22 - 0.24 µm
• pigmenti organici: 0.01 - 1.00 µm
• pigmenti inorganici: 0.10 - 5.00 µm
Pigmenti antichi e moderni
Attualmente la maggior parte dei pigmenti sintetici, come il blu cobalto e
il blu oltremare, sono prodotti con particelle inferiori a 1 µm, mentre i
pigmenti naturali prodotti per macinazione o quelli prodotti anticamente
per sintesi hanno particelle più grandi. Per fare un esempio, l’azzurrite,
preparata dal minerale omonimo per macinazione, poteva avere
granulometria compresa tra 50 e 120 µm, con valori disomogenei anche
all’interno della stessa partita di pigmento
Ciò permette spesso di distinguere un pigmento sintetico da uno naturale
e uno moderno da uno antico in base all’osservazione al microscopio: le
particelle appaiono di dimensioni e forme alquanto diverse
Blu oltremare naturale
• forme irregolari
• dimensioni maggiori
Blu oltremare sintetico
• forme regolari
• dimensioni minori
Forma e dimensione delle particelle
Per capire come le dimensioni e la forma delle particelle possono influire sulla resa cromatica
di un pigmento, bisogna considerare come la luce impatta sugli strati pittorici in un quadro
Il blu cobalto, prodotto per sintesi da CoCl2
e
AlCl3,
si
ottiene
in
particelle
straordinariamente fini e omogenee. La luce
incidente penetra scarsamente attraverso
uno strato di questo pigmento che ha quindi
ottimo potere coprente
Al contrario, l’azzurrite si prepara per
macinazione dell’omonimo minerale di rame,
ottenendo una polvere costituita da
particelle di forme e dimensioni irregolari,
attraverso la quale la luce penetra
facilmente. Inoltre, siccome il minerale
contiene inclusioni di altre fasi come la
malachite, il pigmento rifletterà luce blu
ma anche rossa, verde o gialla
La luce incidente sulla superficie è rifratta
attraverso lo strato di pigmento + legante,
e arriva allo strato sottostante: più grandi
e irregolari sono le particelle del pigmento,
maggiore è il contributo del fondo alla luce
riflessa dal dipinto
Particelle di azzurite
Particelle di blu cobalto
Introduzione ai coloranti
I coloranti costituiscono un insieme di materiali artistici di grande
fascino, a causa degli usi che se ne faceva in antichità. Estratti dalle
piante e dagli animali, e quindi di costo generalmente più elevato rispetto
ai pigmenti, i coloranti trovavano impiego soprattutto in campo tessile,
ovvero nella tintura delle vesti
La miscela di tintura, penetrando nel supporto
fibroso, ne impartisce
la colorazione richiesta
Nelle
tecniche
pittoriche l’impiego dei
coloranti
era
limitato, a causa della
scarsa resistenza alla
luce
L’uso di Porpora di Tiro, ad esempio, era
riservato ai cosiddetti Codici Porpora (sx)
Un po’ di storia
Le prime evidenze dell’impiego di coloranti nella tintura di tessuti
sono state trovate nella valle dell’Indo, uno dei più antichi centri
di civilizzazione (attuale Pakistan) e risalgono a circa 4000 anni fa
I primi coloranti erano ottenuti
con grande fatica a partire dalle
piante (indaco, robbia) e dagli
animali (cocciniglia, porpora di
Tiro). Per produrre 1 oncia (~31 g)
di porpora di Tiro erano necessari
circa 250.000 molluschi; il prezzo
del
colorante
ottenuto
era
l’equivalente di 4000 €
Il primo colorante sintetico, il malva, fu creato nel 1856.
Attualmente i coloranti disponibili sono centinaia di migliaia
Natura chimica dei coloranti
I coloranti sono di natura organica, sono cioè composti principalmente da
carbonio e idrogeno, poi da azoto, ossigeno, zolfo e poco altro. Non sono
presenti atomi di elementi metallici
La struttura delle molecole dei coloranti è quasi sempre costituita da
anelli aromatici, singoli o condensati, spesso fenolici, con sostituenti vari
O
H
N
Indigotina (struttura indigoide)
indaco
N
H
O
O
OH
O
OH
Alizarina (struttura chinonica)
robbia
Il colore dei coloranti
Il meccanismo di assorbimento selettivo della luce e riflessione della componente
complementare, già descritto per i pigmenti, vale anche per i coloranti. In questo
caso l’assorbimento è dovuto alla presenza nelle molecole di gruppi funzionali noti
come cromofori. Esempi di cromofori sono il gruppo vinilene (-C=C-), carbonile (C=O), tiocarbonile (-C=S), nitroso (-N=O), in cui gli elettroni p e/o i doppietti
solitari permettono di avere sistemi coniugati
Una molecola con molti doppi legami coniugati
è colorata in quanto gli elettroni sono
abbastanza liberi di scorrere nell'intera
struttura della molecola, assorbendo luce nel
campo del visibile
C
C
C
C
Nella definizione del colore sono importanti anche altri gruppi funzionali noti come
auxocromi (–OH, –SH, –NH2, -COOH, -SO3H) che accentuano o incupiscono il tono
di un colorante agendo sui suoi gruppi cromogeni. Gli auxocromi sono molto
importanti in un colorante perché rendono la molecola del colorante solubile e nella
maggior parte dei processi di tintura consentono la fissazione del colorante sulle
fibre tessili
Classificazione dei coloranti
I coloranti sono classificabili in base alla struttura chimica (antrachinonici,
indigoidi, flavonoidi, ecc.) o, dal punto di vista tecnico, in base al metodo di
applicazione. In questo caso esistono tre classi principali:
• coloranti a mordente: sono solubili in acqua ma possono essere fissati sulle fibre
tessili soltanto con l’ausilio di un mordente, un sale solitamente metallico che ha
anche la funzione di regolare il colore finale
• coloranti al tino: sono coloranti insolubili in acqua che necessitano di un
trattamento chimico per solubilizzarli; tornano alla forma insolubile dopo il
fissaggio sulla fibra
• coloranti diretti: sono solubili in acqua e quindi direttamente applicabili
Colore
a mordente
al tino
Rosso
Robbia
Kermes
Cocciniglia
Henna
Giallo
Arzica
Zafferano
Blu/porpora
Lacca Campeggio
Indaco
Porpora di Tiro
diretti
Indigo carmine
Fissaggio ai tessuti
Essendo la tintura dei tessuti l’impiego principale dei coloranti, è opportuno capire
qual è il meccanismo di fissaggio. La tintura si può ottenere dal solo colorante
oppure mediante l'aggiunta di mordente. La capacità dei coloranti di fissarsi nelle
fibre tessili è inoltre associata alla presenza dei già citati gruppi auxocromi
Nella struttura chimica di fibre di natura proteica,
come la lana o la seta, ci sono gruppi -COOH ed NH2 che in forma ionizzata possono dare
attrazione elettrostatica con gruppi auxocromi di
carica opposta presenti sul colorante, es. un gruppo
NH3+ può interagire con un gruppo SO3-. I coloranti
diretti si legano alle fibre mediante legami ad
idrogeno o interazioni dipolo-dipolo; si tratta di
legami piuttosto deboli
Nei coloranti a mordente (sx) lo ione
metallico agisce da ponte tra il colorante e la
fibra, con cui forma per chelazione complessi
insolubili
La tabella mostra come, in presenza di mordenti differenti, possa
cambiare anche nettamente il colore di un colorante
Colorante
alluminio
Indaco
cromo
ferro
rame
stagno
blu - mordente non necessario
Cocciniglia
cremisi
Robbia
rosso
mattone
Arzica
giallo
violetto
giallo
grigio/nero
-
rosso
scarlatto
-
arancio
brillante
verde
giallo
limone
Coloranti, succhi e lacche
Nell’arte pittorica i coloranti possono
essere impiegati in due modi: come succhi
e come lacche
O C O O
I succhi sono essenzialmente estratti
O C
acquosi ottenuti per spremitura o cottura
O
Al
in liscivia con aggiunta di allume; in
O
O
C
quest’ultimo caso si tratta perciò di
O
complessi solubili con lo ione Al3+ (dx).
L’estratto si lascia seccare e il residuo si
usa nella tecnica dell’acquerello, miscelato a pigmenti o puro per fare le
velature. Allo scopo sono impiegabili i coloranti diretti e quelli a mordente
Il termine lacche si riferisce ai coloranti a mordente addizionati di allume
e precipitati a pH basico per adsorbimento su Al(OH)3, oppure fissati
come complesso con Al3+ su un supporto inerte bianco poco solubile come
argilla, creta, gesso, calcare o biacca; in questo caso l’allume agisce in
maniera analoga al mordente tessile, ovvero crea un ponte chimico tra il
colorante e il supporto insolubile Il precipitato che si ottiene, una volta
essiccato, è impiegabile in maniera analoga ad un pigmento.
Le caratteristiche delle lacche
possono essere alquanto diverse da
quelle dei coloranti progenitori, a
HO
O
OH
partire dal colore, in maniera
analoga a quanto detto nell’uso
tessile. Il colorante Luteolina (sx),
OH O
estratto dalla pianta Reseda lutea, è
di colore giallo. In presenza di
mordente al rame il colore della lacca è verde-giallastro, in
presenza di ferro diventa marrone
OH
Un parametro molto importante
nel definire il colore di una lacca e
di un succo è poi il pH, in quanto
molti coloranti hanno nelle loro
molecole gruppi funzionali con
proprietà acido-base che possono
influenzare il colore globale del
prodotto
Anche i coloranti al tino, come indaco, guado e porpora
di Tiro, sono stati impiegati nell’arte pittorica. Essendo
insolubili
in
acqua,
e
pertanto
classificabili
tecnicamente come pigmenti, essi non necessitano di
trasformazione in succo o
lacca; tuttavia, era prassi
in antichità, in virtù dei
loro colori molto intensi,
miscelarli con supporti
bianchi. In particolare il
blu dell’indaco grezzo
risultava troppo scuro e
perciò
si
usava
addizionare composti vari
come argilla o calcare
Preparazione di un colorante
La preparazione dei coloranti in antichità era ovviamente legata alla loro origine. In
linea di massima si trattava di procedimenti molto più complessi rispetto alla
preparazione dei pigmenti
Per i coloranti di origine animale le ricette prevedevano il prelievo della parte
interessata (insetti per Kermes e Cocciniglia, secrezioni ghiandolari di molluschi
per la Porpora di Tiro) e il trattamento con reagenti vari in modo da ottenere il
colorante puro
Per i coloranti di origine
vegetale si trattava di prelevare
la parte della pianta ricca di
materia prima (stimmi per lo
Zafferano, radici per la Robbia)
e di modificarla fino ad avere il
colorante
Il Papiro di Stoccolma o Papyrus
Graecus Holmiensis, contiene
ricette per la preparazione di
coloranti in uso nell’Egitto del
III e IV secolo d.C
Caratteristiche tecniche dei coloranti
Le caratteristiche tecniche di un colorante sono necessariamente
un po’ diverse da quelle dei pigmenti, in quanto riferite
prevalentemente alla tintura. Così, si è soliti valutare la qualità di
un colorante in funzione della resistenza al lavaggio, all’acqua, alla
luce, a sbiancanti ossidanti, ecc.
Per confronto con i pigmenti si possono citare gli stessi parametri:
• lightfastness: espressa secondo una scala internazionale con
valori da 1 (meno resistente) a 8 (più resistente), in funzione del
tempo necessario perché il colore sbiadisca in condizioni di
irraggiamento; un colorante che sbiadisce facilmente è detto
fugace (fugitive in inglese)
• potere coprente: nullo
• stabilità chimica: i coloranti hanno stabilità chimica globalmente
inferiore ai pigmenti
Informazioni storiche
La nostra conoscenza delle antiche tecniche pittoriche è legata alle fonti
bibliografiche che ci giungono da alcuni studiosi del passato i quali, agendo quasi da
cronisti, hanno tramandato le ricette utilizzate dagli artigiani del loro tempo.
Alcuni degli autori le cui opere sono fonti insostituibili di conoscenza nel campo
delle tecniche pittoriche sono considerati i seguenti:
• Plinio il Vecchio (I secolo d.C.), forse il più grande erudito
dell'età imperiale romana, che nella sua Naturalis Historia
tratta, tra gli altri argomenti, del prezzo dei pigmenti, di
arte e architettura, mescolando esperienze personali e
testimonianze di fonti antiche
• l'abate tedesco Teofilo (XII secolo
d.C.), autore del De diversis artibus, il
libro di tecnica d'arte più importante
del Medioevo, una vera e propria
enciclopedia
dell'artigianato
della
cultura occidentale
• Cennino Cennini (XIV secolo d.C.),
pittore fiorentino, autore del trattato
Il libro dell'arte, uno dei più importanti
trattati italiani di tecniche artistiche
Metodo di ricerca
I ricercatori che svolgono studi in questo campo solitamente
operano secondo una metodologia in tre fasi:
1. identificazione dei materiali pittorici presenti nell'opera
2. interpretazione delle possibili reazioni chimiche coinvolte nella
manifattura
3. replica in laboratorio del processo di manifattura
• sintesi del pigmento o del colorante
• tecnica pittorica
In questo campo, ovviamente, risulta decisiva l'interazione tra il
chimico analitico e lo studioso d'arte che possono interpretare in
maniera complementare le conclusioni tratta dall'analisi chimica
dei manufatti