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Arte
Tecnica
Psicologia
La visione:
uno strumento molto utile per ottenere delle informazioni dall’ambiente esterno!
Percezione delle “forme” (linee verticali, oblique ecc. ecc.)
Percezione dei colori
Visone notturna (in bianco e nero!)
Percezione del movimento
Ruolo centrale nell’evoluzione delle specie viventi
Molto sviluppata nell’essere umano a discapito degli altri sensi.
Diverso tipo di vista negli atri esseri viventi:
La percezione visiva è “soggettiva”: non è la misura di qualcosa di
intrinseco all’oggetto “percepito”, ma dipende dal soggetto che “percepisce”
ed in particolare dallo strumento “sensoriale”,
che comprende l’occhio e il cervello
Per questo esperimenti visivi (spesso basati sui colori) sono usati da psicologi
ed etologi per capire come funziono il cervello e la mente dell’uomo e degli altri
animali
Che cos’è il colore?
Noi percepiamo il colore così come percepiamo il gusto. Quando mangiamo, le nostre
papille gustative sono in grado di farci sentire i gusti dolce, salato, acido o amaro.
Analogamente, quando osserviamo una scena, i nostri nervi ottici registrano il colore in
termini di attributi quali l’ammontare di rosso-o-verde, di blu-o-giallo, e la luminosità.
N.B.: il colore esiste solo in presenza della luce!!!
L'occhio umano percepisce le lunghezze d'onda che vanno da 400 a 700 nm.
http://webexhibits.org/colorart/
A
s
s
o
r
b
a
n
z
a
Spettro di
assorbimento
di un composto
di colore
VERDE
 = lunghezza d’onda (nm)
I massimi di assorbimento della
clorofilla a si trovano a  = 430 e
662 nm, quelli della clorofilla b a
 = 453 e 642 nm.
Spettri di assorbimento della
clorofilla a (verde chiaro) e
della clorofilla b (turchese)
La nostra retina contiene circa 6
milioni di coni, sensibili ad un
ampio intervallo di luminosità. I
coni sono di vario tipo, e si
distinguono per la diversa
sensibilità alle lunghezze d’onda
corte, medie e lunghe.
(In aggiunta a questi, la nostra
retina possiede circa 125 milioni di
bastoncelli, utili per la visione
notturna - essi sono sensibili
unicamente alla luminosità).
Il grafico mostra la sensibilità e la risposta dei diversi coni alle diverse lunghezze d’onda.
I coni medi, per esempio, sono più sensibili al verde che al rosso.
E’ interessante notare come l’esistenza di tali recettori sia stata ipotizzata da George
Palmer nel 1777, e alcuni decenni dopo da Thomas Ypung, ma che i recettori stessi siano
stati scoperti soltanto alla fine del XIX secolo.
I colori dello spettro visibile
intervalli di lunghezze d’onda
~ 625-740 nm
~ 590-625 nm
~ 565-590 nm
~ 500-565 nm
~ 485-500 nm
~ 440-485 nm
~ 380-440 nm
http://en.wikipedia.org/wiki/Color
Perché le cose sono colorate?
Perché il cielo è blu? Perché il fuoco è giallo? Perché i fenicotteri sono rosa e gli smeraldi
verdi?
Emissione luminosa
Interazione luce-materia
rifrazione
riflessione
naturale (combustione)
assorbimento
naturale (fusione nucleare)
artificiale (incandescenza, neon)
scattering
Vibrazioni ed eccitazioni
semplici spiegano il colore
legato all’incandescenza (le
fiamme), all’eccitazione dei
gas (tubi al neon, aurora
boreale, ed alle vibrazioni e
rotazioni (colore azzurro del
ghiaccio e dell’acqua).
Il colore azzurro pallido dell’acqua
è visibile se si guarda verso l’alto attraverso
un tubo chiuso di alluminio lungo 3 metri e
riempito di acqua purificata. Nella foto a
fianco, a sinistra, il tubo azzurro contiene
acqua normale, mentre il tubo a destra,
incolore, contiene acqua pesante.
La presenza di metalli di transizione sotto forma di
composti (turchese, ossido di cromo verde) o
impurezze (rubino, smeraldo) provoca la presenza di
colori dovuti all’effetto del campo dei leganti.
Turchesi
Rubino rosso
Smeraldo verde
Il minerale corundum, Al2O3 , è incolore
Cr Al :
Rubino
Mn Al:
Ametista
Fe Al:
Topazio
Ti e Co Al:
Zaffiro
Il minerale berillo, Be3Al2Si6O18, è incolore
Cr Al :
Smeraldo
Fe Al :
Acquamarina
Gli orbitali molecolari sono la
cause del colore di composti
organici (indaco, clorofilla) e di
composti a trasferimento di
carica (lapislazzulo, zaffiro blu).
In autunno la clorofilla delle foglie
si decompone, il colore verde
svanisce e lascia il posto agli
aranci e ai rossi dei carotenoidi.
Le bande di energia sono coinvolte nel colore dei metalli e delle leghe metalliche
(oro, ottone), dei semiconduttori (giallo cadmio, vermiglione), dei semiconduttori
drogati (diamante blu e giallo), e dei centri di colore (ametista, topazio).
Cristalli di diamante sintetico
(spessore 3 mm) cresciuti dalla
General Electric.
Il diamante incolore è carbonio
puro, quello blu contiene boro
(accettore) e quello giallo
contiene azoto (donatore).
Centri di colore. Sopra: una bottiglia di
vetro irradiata per ottenere il colore bluviolaceo, un cristallo incolore di quarzo
sintetico ed uno che è stato irradiato ed è
diventato quarzo grigio-fumo.
Sotto: un quarzo citrino sintetico, giallo
per la presenza di ferro, ed uno che è
stato irradiato ed è diventato un’ametista.
Ottica geometrica ed ottica fisica sono coinvolte nei colori che derivano da rifrazione
dispersiva (arcobaleno, raggio verde al tramonto), scattering o diffusione (cielo blu,
occhi azzurri, tramonto rosso), interferenza (bolle di sapone, coleotteri iridescenti), e
diffrazione (anello di diffrazione solare, opale).
Colori prodotti per
diffrazione in un
opale sintetico nero
di 12 mm di
diametro (Ets.
Ceramiques Pierre
Gilson).
SCATTERING = diffusione
In ottica ed in astrofisica di solito il fenomeno dello scattering è riferito alla
dispersione della luce da parte di oggetti macroscopici o microscopici.
Un esempio molto comune di scattering della luce è dato dal colore blu del
cielo: la luce bianca del sole incide sull'atmosfera terrestre, la quale diffonde con
più facilità le frequenze più alte; di conseguenza, mentre la luce bianca ci arriva
direttamente se guardiamo dritti verso il sole, la luce blu diffusa ci sembra
provenire da tutte le direzioni.
Un altro esempio tipico è il colore bianco del latte o delle nuvole: in questo caso
tutte le frequenze vengono diffuse uniformemente, e siccome il processo si ripete
moltissime volte all'interno del mezzo, non è più riconoscibile la direzione di
provenienza della luce ed il mezzo assume un colore bianco opaco.
Il processo di scattering non include alcun tipo di assorbimento o di emissione.
Perché il cielo è azzurro?
Quando la luce del sole attraversa l’atmosfera, una
parte di essa “rimbalza” su particella presenti
nell’aria e viene diffusa in tutte le direzioni. La luce
blu, che viene diffusa molto più facilmente degli altri
colori, illumina l’atmosfera, e la fa apparire azzurra.
Gli altri colori, essendo meno diffusi, tendono ad
attraversare l’atmosfera in modo lineare. La luce del
sole ci sembra giallo chiara: la luce che raggiunge i
nostri occhi non è completamente bianca, infatti,
poiché una parte di luce blu è stata rimossa per
effetto della diffusione.
Perché i tramonti sono rossi?
Al tramonto, quando il sole è basso all’orizzonte, la
luce del sole attraversa uno strato di atmosfera più
spesso rispetto allo strato attraversato durante il
giorno. Nell’istante in cui la luce raggiunge i nostri
occhi, la maggior parte dei colori ha subito un
processo di diffusione. L’ultimo colore ad essere
diffuso è il rosso. Se l’aria contiene molte particelle
sospese (inquinamento, polvere, fumo), Il sole e il
cielo posso assumere una colorazione rossastra
anche di giorno.
DISPERSIONE
Il fenomeno dell’arcobaleno è causato dalla dispersione della luce solare, rifratta da
gocce d’acqua approssimativamente sferiche.
In ottica la dispersione è un fenomeno
che causa la separazione di un’onda nelle
sue componente spettrali aventi diverse
frequenze (diversa frequenza significa
diversa velocità di attraversamento di un
mezzo).
La rifrazione, in ottica geometrica, è la variazione
nella direzione di un’onda dovuta ad una variazione
di velocità dell’onda stessa. La si può osservare
quando la luce viaggia da un mezzo ad un altro
avente diverso indice di rifrazione.
DIFFRAZIONE
La diffrazione è un fenomeno fisico per il quale un‘onda elettromagnetica, incontrando
un ostacolo o un diaframma, si propaga in maniera non conforme alle leggi dell‘ottica
geometrica.
Per effetto della diffrazione una fessura o un foro illuminati appaiono circondati da un
alone. Se la luce è coerente (laser) e la dimensione delle fenditure è dello stesso ordine di
grandezza della lunghezza d’onda della radiazione, su uno schermo posto di fronte al foro
o alla fessura si può osservare la formazione di zone chiare e scure alternate, per effetto
di interferenza tra le onde.
Diffrazione di un’onda attraverso
una fenditura stretta
http://it.wikipedia.org/
Interferenza costruttiva e
distruttiva delle onde diffratte
Diffrazione di luce visibile
Diffrazione di raggi X da un cristallo
Un fenomeno analogo si produce anche nel caso di onde sonore o materiali
(ad es. le onde del mare sulla riva).
La luce che passa attraverso nubi sottili, costituite da goccioline d’acqua di
dimensione uniforme (ma anche un vetro appannato produce lo stesso effetto!) può
causare la comparsa di anelli di diffrazione intorno all’immagine del sole o della luna.
Un anello di diffrazione
intorno al sole nascente.
Foto con tempo di apertura di
1/10 di secondo (luna piena
sovraesposta). La luna è velata
da nubi sottili, ed è visibile un
disco bianco luminoso
circondato da un anello rosso.
Sei gemme blu, sei diverse cause di colore
In senso orario da in alto a sinistra:
(1) Berillo blu, centri di colore ottenuti per irradiazione.
(2) Spinello blu rotondo, colore da campo dei leganti da un’impurezza di cobalto.
(3) Spinello “doppietto”, spinello incolore contenente uno strato di un colorante
organico.
(4) Lapislazzulo ovale, trasferimento di carica anione-anione (S3-).
(5) Zaffiro blu, trasferimento di carica Fe-Ti.
(6) Shattuckite ovale, composti di cobalto.
Qualche minuto per le
domande e per le curiosità
PIGMENTI
PIGMENTO
Il termine è di origine latina (pigmentum)
Indicava inizialmente un colore nel senso di sostanza colorante; in
seguito servì anche ad indicare una decorazione colorata.
Nel tardo Medioevo la parola veniva usata per tutti gli estratti di piante e
vegetali impiegati per colorare (in questa accezione il termine è ancora in
uso in biologia).
Il significato moderno di pigmento nasce nel XX secolo: secondo
standard accettati la parola pigmento indica una sostanza, consistente di
piccole particelle, che è praticamente insolubile nel mezzo disperdente
applicato, ed è utilizzata in riferimento alle sue proprietà coloranti,
protettive o magnetiche.
Sia i pigmenti, sia i coloranti sono “materiali coloranti”. Ciò che distingue i
pigmenti dai coloranti organici è il fatto che i primi sono insolubili nei
solventi e nei leganti che li contengono, mentre i secondi sono solubili.
Note storiche
-60000 y Era Glaciale: ocra naturale
-30000 y Pitture rupestri: carboncino, ocra, bruno di manganese, argille
2000 B.C. ocra naturale bruciata  pigmenti rosso, violetto e nero utilizzati nel vasellame.
Primi pigmenti giallo chiaro: solfuro di arsenico e giallo di Napoli (antimoniato di piombo)
Pigmenti blu: blu oltremare )lapislazzuli, blu Egizio
(silicato di rame e calcio), spinello di alluminio e cobalto
Pigmenti verdi: malachite, idrossicloruro di rame
Pigmenti bianchi: calcite, alcune fasi del calcio solfato, caolinite (alluminosilicato di
calcio)
Pigmenti neri: solfuro di antimonio e galena (solfuro di piombo)
Smalti colorati per mattoni (pigmenti ceramici) erano usati dai Caldei
Sviluppi importanti nel campo dei pigmenti ebbero luogo nel primo periodo del
Rinascimento.
Il carminio fu introdotto dal Messico dagli Spagnoli. Vetri blu contenenti cobalto e
smalti furono sviluppati in Europa.
Industria dei pigmenti:
XVIII secolo: Blu di Berlino 1704, blu di cobalto 1777, verde di Scheele, giallo cromo
1778)
XIX secolo: blu oltremare, pigmenti al cobalto, pigmenti all’ossido di ferro, pigmenti al
cadmio
XX secolo: i pigmenti divennero oggetto di studi scientifici
Aspetti economici
Produzione mondiale di pigmenti nel 1995:
circa 5 x 106 t, 97% delle quali costituite da pigmenti inorganici
Consumo mondiale stimato di pigmenti inorganici nel 1995:
Diossido di titanio
Ossidi di ferro (naturali e sintetici)
Pigmenti neri a base di carbonio
Litopone (che comprende ZnS)
Cromati
Ossido di cromo
Ossido di zinco
Molibdati/ cromati di piombo
Pigmenti perlacei
Pigmenti a base di ossidi metallici misti
Pigmenti blu a base di ferro
Oltremare
66%
14%
10%
4%
3%
1%
< 1%
< 1%
< 1%
< 0.5%
< 0.5%
< 0.5%
1995: le vendite di pigmenti inorganici ammontano a circa 13
miliardi di dollari
Impieghi
Colori per tinteggiature, vernici, plastiche, colori per l’arte, inchiostri per carta e
tessuti, decorazioni di pelli, materiali per le costruzioni (cemento, mattoni di
calcestruzzo e piastrelle), imitazioni di pelli, moquettes, gomma, carta, cosmetici,
ceramiche lucide, smalti.
Le proprietà coloranti (colore, forza colorante o schiarente, potere coprente) sono
importanti nel determinare l’efficienza di applicazione e quindi gli aspetti
economici. Sono inoltre importanti le seguenti propietà:
1) Proprietà chimiche e fisiche generali: composizione chimica, contenuto di
umidità e di sali, contenuto di materia solubile in acqua o negli acidi, dimensione
delle particelle, densità e durezza.
2) Proprietà di stabilità: resistenza alla luce, all’atmosfera, al calore ed agli agenti
chimici, proprietà anticorrosive, ritenzione della lucentezza.
3) Comportamento nel mezzo legante: interazione con le proprietà del legante,
capacità di disperdersi in esso, proprietà speciali in determinati leganti,
compatibilità ed effetto solidificante.
Proprietà chimiche e fisiche generali
PROPRIETA’ DEI COLORI
Aspetti fondamentali
Quando un fotone entra in uno strato sottile di pigmento, avviene uno dei seguenti
eventi:
1)
2)
3)
Il fotone è assorbito da una particella del pigmento
Il fotone è diffuso da una particella del pigmento
ll fotone passa attraverso lo strato sottile (si assume che il legante non assorba la
radiazione luminosa)
Le proprietà ottiche importanti dei pigmenti sono quindi le proprietà di assorbimento e
di diffusione della luce.
Se l’assorbimento è piccolo rispetto allo scattering, il pigmento è bianco.
Se l’assorbimento è molto maggiore dello scattering nell’intera regione del visibile il
pigmento è nero.
In un pigmento colorato assorbimento e scattering sono selettivi (dipendono cioè
dalla lunghezza d’onda)
CLASSIFICAZIONE dei pigmenti inorganici
Pigmenti bianchi: l’effetto ottico è causato da diffusione non selettiva della luce
(esempi: diossido di titanio e solfuro di zinco)
Pigmenti colorati: l’effetto
ottico è causato da
assorbimento selettivo della
luce ed anche, in larga misura,
da scattering selettivo della
luce (esempi: ossidi di ferro
rosso e giallo, pigmenti a base
di cadmio, pigmenti blu
oltremare, giallo cromo, blu
cobalto)
Pigmenti neri: l’effetto
ottico è causato da
assorbimento non selettivo
della luce (esempi: nero di
carbonio, nero a base di
ossido di ferro)
Composizione chimica
Con poche eccezioni i pigmenti inorganici sono ossidi, solfuri, ossidi idrossidi,
silicati, solfati o carbonati, e consistono normalmente di particelle ad un solo
componente con strutture cristalline ben definite.
Pigmenti misti e di substrato, al contrario, consistono di particelle non uniformi o a
più componenti.
Classe chimica
Pigmenti bianchi
Pigmenti neri
Ossidi
ossido di titanio
bianco di zinco
ossido di zinco
nero ad ossido di
ferro
nero al ferromanganese
spinello nero
Solfuri
solfuro di zinco
litopone
-
Carbonio e carbonati piombo bianco
(biacca)
nero di carbonio
Classe chimica dei
pigmenti
Green / Bluegreen / Blue
Ossidi e ossidiidrossidi
Ossido di ferro
Chromium oxide
Violet / Red /
Orange
ossido di ferro
rosso/arancio
Yellow
ossido di ferro
giallo
Brown
ossido di ferro
marrone
ossido di
cromo/idrato
Ossidi metallici misti cobalt green
and blue
Solfuri e
solfoseleniuri
giallo cromo
rutilo, giallo
nichel rutilo
spinello zinco
ferro, marrone
Mn-Fe
solfoseleniuro di
cadmio
solfuro di cadmio (Cd, Zn) S
rosso molibdato
arancio cromo
giallo cromo,
giallo zinco,
cromati alcalinoterrosi
Cromati
verde cromo
Oltremare
verde, blu, violetto e rosso oltremare
Blu di ferro
blu di ferro
Altri
blu di
manganese
cobalto, violetto di
manganese
Giallo di Napoli,
vanadato di
bismuto
Dimensione e forma delle particelle che costituiscono i pigmenti
———————————————————————————————————————————
Particella
Unità individuale di un pigmento; può avere forma o struttura
qualunque
Particelle primarie
o individuali
Particelle riconoscibili come tali per mezzo di opportuni
metodi fisici (p.es. microscopia ottica o elettronica
cuboide
azzurrite
sferica
a forma di barra
lapislazzulo
di forma irregolare
cinabro
Aggregato
insieme di particelle primarie cresciute insieme e allineate lato
contro lato; l’area superficiale totale è inferiore alla somma delle
aree superficiali delle singole particelle primarie
Agglomerato
Insieme di particelle primarie (unite ai vertici o agli spigoli) e/o
aggregati la cui area superficiale totale non differisce
apprezzabilmente dalla somma delle singole aree superficiali
Flocculato
Agglomerato presente in una sospensione (per esempio in un
sistema pigmento-legante), che può essere facilmente disaggregato
meccanicamente
Potere colorante (tinting power), potere schiarente (ligthening power) e
potere di scattering
Il potere colorante è la misura della capacità di un colorante di conferire colore, in
virtù delle sue proprietà di assorbimento, ad un materiale che diffonde la luce.
Il potere schiarente è il potere colorante di un pigmento bianco, ed è la misura della
sua capacità di aumentare, in virtù delle sue proprietà di scattering, la riflettanza di
un mezzo assorbente (nero o colorato).
Potere coprente e Trasparenza
La definizione di potere coprente è basata su un supporto di contrasto bianco e nero
sul quale viene applicato uno strato sottile (film) di pigmento. Lo spessore h del film
applicato è determinato al punto in cui, ad un esame visivo, il contrasto di colore tra
le due superfici scompare.
Lo spessore del film (mm) che soddisfa questa condizione prende il nome di spessore
coprente. Il suo reciproco, il potere coprente (mm-1 = m2/L), definisce l’area (m2)
che può essere ricoperta con 1 L di tinta applicata.
Stabilità nei confronti di luce, condizioni ambientali (tempo atmosferico),
calore e agenti chimici.
Molti pigmenti subiscono variazioni di colore o di struttura se sottoposti a radiazioni
intense o se esposti a condizioni ambientali estreme. I cambiamenti più noti sono
l’ingiallimento, il chalking e la perdita di lucentezza (gloss). Tali processi coinvolgono
reazioni fotochimiche nelle quali il pigmento agisce da catalizzatore o da reagente.
I pigmenti inorganici sono chimicamente molto stabili, e sono tra i coloranti più stabili
su scala assoluta.
La degradazione del legante porta a perdita di lucentezza. Se il processo è così
esteso da portare a rilascio del pigmento, si parla di chalking.
La resistenza di un pigmento alla luce e
all’atmosfera dipende in genere da
composizione chimica, struttura, difetti,
dimensione e forma delle particelle,
concentrazione del pigmento e,
naturalmente, dal mezzo disperdente.
La stabilità termica è di grande
importanza nelle moderne tecniche
coloranti. La resistenza di un pigmento
al calore dipende principalmente dal
legante e dalla durata del
riscaldamento.
La resistenza chimica dei pigmenti
inorganici è in genere molto elevata.
Una dispersione pigmento-legante è una
sospensione prima che essa venga
essiccata; in seguito al processo di
essiccamento la dispersione è solida. Nei
sistemi pigmento-legante valgono quindi
i concetti e le leggi della chimica dei
colloidi.
PIGMENTI BIANCHI
Diossido di Titanio
Il diossido di titanio, TiO2, si trova in natura nelle forme rutilo, anatasio e
brookite. Le prime due forme sono prodotte industrialmente in grandi quantità, e
sono usate come pigmenti e catalizzatori, nella produzione di materiali ceramici e
per l’elettronica.
Il diossido di titanio è di straordinaria importanza come pigmento bianco, per le
sue proprietà di scattering (superiori a quelle di tutti gli altri pigmenti bianchi), la
sua stabilità chimica e la sua totale mancanza di tossicità.
E’ il pigmento inorganico più importante in termini di quantità prodotte
annualmente (3.2 x 106 t prodotte nel 1995).
Proprietà del pigmento
Potere di scattering
Il potere di scattering è molto elevato, e dipende dalla dimensione delle particelle
(è massimo a 0.2 m) e dalla lunghezza d’onda della luce: particelle con una dimensione
 0.2 m diffondono maggiormente la luce di lunghezza d’onda minore, e danno quindi
una tonalità leggermente azzurrata, mentre particelle più grandi conferiscono un tono
giallognolo.
Luminosità
Il colore bianco dipende principalmente dal tipo di modificazione cristallina, dalla purezza
e dalla dimensione delle particelle. La presenza di metalli di transizione di qualunque tipo
ha effetto negativo sulla “bianchezza”, le condizioni di preparazione del pigmento sono
quindi di estrema importanza.
Dispersione
La lucentezza viene ottenuta per macinazione intensiva e rivestimento del pigmento con
composti organici, a seconda del campo di applicazione del pigmento.
Resistenza alla luce e agli agenti atmosferici
Se l’usura avviene in assenza di ossigeno, o se il legante mostra scarsa permeabilità
all’ossigeno (p.es. nella melamina – resina a base di formaldeide) si osserva un fenomeno
di “ingrigimento”, che decresce con l’esposizione all’aria e in assenza di acqua.
L’ossido di titanio è impiegato universalmnte, ed ha quasi completamente sostituito gli
altri pigmenti bianchi. Gli usi principali sono i seguenti:
Vernici e rivestimenti – sono sufficienti pochi micrometri per coprire completamente un
substrato.
Inchiostri per la stampa. I moderni processi di stampa operano a spessori coprenti <
10m, sono quindi necessari pigmenti finissimi con eccezionale potere schiarente: TiO2 è
particolarmente utile per schiarire pigmenti colorati.
Materiale plastico TiO2 è utilizzato per oggetti durevoli e non, quali giocattoli, automobili,
mobili e pellicole per confezioni. Assorbe inoltre radiazioni UV con lunghezza d’onda <
415 nm, e protegge quindi gli oggetti pigmentati.
Fibre.
I pigmenti a base di TiO2 conferiscono un’apparenza opaca alle fibre
sintetiche, eliminando l’aspetto untuoso causato dalle loro proprietà
traslucenti.
Carta
I pigmenti a base di TiO2 sono adatti per carta molto bianca che deve essere
opaca e allo stesso tempo molto sottile (carta per posta aerea e carta sottile
per la stampa)
Altre aree di applicazione includono l’industria ceramica e degli smalti, la
fabbricazione di cemento bianco e la colorazione di gomma e linoleum.
Pigmenti a base di TiO2 trovano inoltre impiego nella produzione di prodotti
solari (schermi UV), saponi, polveri cosmetiche, creme, pasta dentifricia, e
nell’industria cosmetica in genere. Sono completamente atossici, biocompatibili
con pelle e mucose, e si disperdono facilmente in soluzioni inorganiche ed
organiche e leganti.
Schermi solari al diossido di titanio
Particelle nanostrutturali di TiO2 (dimensione delle
particelle di 5-50 nm) vengono utilizzate come filtri
solari nell’industria cosmetica, per la protezione della
pelle.
Il TiO2 nanostrutturale è un efficace assorbitore delle
radiazioni UV-B (280-320 nm) e UV-A (320-400 nm).
A causa della piccola dimensione delle particelle il
pigmento (e quindi la crema solare che lo contiene)
è trasparente.
PIGMENTI COLORATI
Ossidi e ossidi-idrossidi
In molti pigmenti inorganici lantanidi e metalli di transizione sono responsabili del
colore.
Ossidi e ossido-idrossidi di metalli sono importanti, come pigmenti colorati, a causa
delle loro proprietà ottiche, del basso costo e della facile reperibilità.
Questi pigmenti possono essere a un solo componente o a fasi mescolate, e in tal
caso il colore è ottenuto per incorporazione di cationi opportuni.
I materiali tipicamente impiegati nei dipinti degli Impressionisti. Dall’alto a sinistra: bianco
di zinco, bianco di piombo, giallo limone (cromato di bario), giallo di Napoli (antimoniato
di piombo), ocra gialla, arancio cromo (cromato basico di piombo) vermiglione, rosso,
natural madder lake, lacca cremisi (cocciniglia), verde di Scheele (arsenito di rame), verde
smeraldo (acetoarsenito di rame), viridana (ossido idrato di cromo), verde cromo (blu di
Prussia/giallo cromo), blu ceruleo (stannato di cobalto), blu cobalto (alluminato di
cobalto), oltremare sintetico, nero avorio (nero d’osso).
tavolozza di base
tavolozza degli impressionisti
colori ad effetto trasparente
tavolozza dei
maestri antichi
Venezia: Un moderno negozio di pigmenti, dove il pittore “tradizionale” può
acquistare pigmenti per produrre i propri colori.
Pigmenti per “pittura” meno tradizionale
Pigmenti a base di ossidi di ferro
L’importanza dei pigmenti a base di ossidi di ferro risiede nella loro atossicità, stabilità
chimica, ampio intervallo di colori - giallo, arancio, rosso, marrone e nero - e basso
costo. I pigmenti, naturali e sintetici, consistono di composti ben definiti con
strutture cristalline note:
1)
2)
3)
4)
5)
-FeOOH, goetite, da giallo-verde a giallo-bruno
-FeOOH, lepidocrite, da giallo ad arancio
-Fe2O3, ematite, da rosso chiaro a viola scuro
-Fe2O3, maghemite, ferrimagnetico, marrone
Fe3O4, magnetite, ferrimagnetico, nero
-Fe2O3 è di grande importanza come materiale per la registrazione magnetica.
Tetto di cemento colorato
Blocchi di cemento
Pavimentazione in cemento
Cemento che simula il legno
Pigmenti al cadmio
Tra tutti i pigmenti inorganici i pigmenti al cadmio possiedono colori rosso e giallo
particolarmente brillanti, oltre ad essere stabili nel tempo.
Tutti i pigmenti al cadmio sono basati su solfuro di cadmio, e cristallizzano in un reticolo
esagonale di tipo wurtzite, in cui cationi ed anioni possono essere sostituiti, in misura
limitata, da elementi simili chimicamente (di solito zinco e mercurio tra i cationi, e selenio
tra gli anioni)
I pigmenti al cadmio sono usati per lo più per colorare materie plastiche. Sono brillanti,
hanno un buon potere coprente e una moderata forza colorante. Si utilizzano pigmenti
alternativi, però, in misura sempre maggiore per motivi ecologici.
Sono insostituibili per colorare smalti, pannelli ceramici e vetri.
Altre applicazioni sono le ceramiche per interni e il vasellame decorativo in ceramica.
Giallo cadmio
Solfuro di cadmio(II) e
cristalli misti di ZnS‧CdS,
CdS‧CdSe in proporzioni
variabili
greenockite
Il solfuro di
cadmio può essere
ottenuto in varie
sfumature che
vanno dal giallo
chiaro
all’arancione
scuro. Ha un forte
potere coprente ed
una buona
permanenza.
Soluzioni di nitrato
di cadmio(II) nitrate
e di solfuro di sodio
mescolamento
del precipitato
riscaldamento
delle soluzioni
reazione di
precipitazione
Filtrazione del prodotto
Pigmenti a base di cromati
I più importanti comprendono il cromato di piombo (giallo cromo) e il molibdato di piombo
(molibdato arancio e rosso). Sono utilizzati nella produzione di vernici, rivestimenti e plastiche;
possiedono tonalità brillanti, buon potere colorante e coprente.
La combinazione di pigmenti a base di cromato con pigmenti blu (blu di ferro o ftalocianine blu)
permette di ottenere verde cromo di alta qualità e pigmenti verdi resistenti.
Il giallo cromo stabilizzato con una grande quantità di silicati ha un ruolo importante nella
produzione delle plastiche colorate (PVC, polietilene o poliesteri), con una elevata resistenza alla
temperatura.
La produzione mondiale di giallo cromo nel 1996 è stata di 37 000 t.
Pigmenti Oltremare
Blu oltremare è il nome che gli artsiti europei del Medioevo davano al pigmento ottenuto dal
lapislazzulo, una pietra semipreziosa importata principalmente dall’Afganistan. A quei tempi
era il blu per eccellenza, ma divenne presto raro e molto costoso.
L’oltremare è famoso per essere stato il pigmento più costoso in assoluto. Durante il
Rinascimento costava di più dell’oro. Utilizzato per la prima volta in Afganistan nel VI secolo,
il pigmento trovò impiego nei manoscritti miniati del XIV e XV secolo e nei dipinti su legno
degli Italiani, e spesso utilizzato soltanto per i manti di Cristo e della Vergine.
Nel 1828 Guimet in Francia e Gmelin in Germania, in maniera indipendente, misero a punto
processi simili per la preparazione del pigmento sintetico, che divenne quindi disponibile in
grandi quantità portando ad una caduta drammatica del suo prezzo. Il blu oltremare
divenne quindi un pigmento di uso generico.
Lapislazzulo (pigmento e minerale)
La Vergine e il fanciullo con
i santi (Duccio, ca. 1315)
mostra il tipico uso de blu
oltremare per il manto della
Vergine.
Pittore ignoto:
L’annunciazione a Maria,
Tempera ad uovo, 1490
Il Blu Klein Internazionale di
Yves Klein, qui in IKB 79
(1959), è basicamente un
oltremare sintetico, combinato
con un legante che non ne
riduce la lucentezza e
l’intensità del pigmento.
Il pigmento come arte: Yves Klein, Ex Voto per l’altare di Santa Rita (1961)
Oltremare sintetici sono polveri inorganiche disponibili in commercio in tre colori:
blu rosso, violetto e rosa. L’unità costituente tipica di un blu oltremare è un
alluminosilicato di formula Na6.9Al5Si6.4O24S4.2. Le varianti violetta e rosa differiscono
principalmente per lo stato di ossidazione dei gruppi solfurici.
Impieghi
La stabilità e la atossicità dei pigmenti oltremare li vede alla base di un ampio spettro
di applicazioni, che comprendono:
Materie plastiche, vernici e rivestimenti, inchiostri per la stampa, gomma, prodotti in
latex, detergenti, cosmetici e saponi, colori per l’arte, giocattoli, pelle, fibre
sintetiche, coadiuvanti degli sbiancanti ottici.
Detergenti:
I pigmenti oltremare sono largamente impiegati per aumentare l’effetto degli
sbiancanti ottici e nel rendere più bianchi i tessuti lavati. Non macchiano e non si
accumulano anche in seguito ad un uso ripetuto.
Pigmenti neri (Nero di carbonio)
I più importanti pigmenti neri sono il nero di carbonio, gli ossidi di
ferro e ossidi di metalli misti.
Il nero di carbonio e la fuliggine sono ottenuti o per pirolisi o per
combustione parziale di vapori contenenti carbonio.
La fuliggine è un prodotto indesiderato della combustione
(ciminiere o motori diesel), ed è un prodotto scarsamente definito.
Il termine “nero di carbonio”, invece, indica un prodotto industriale ben definito,
ottenuto in condizioni accuratamente controllate.
A causa delle sue eccellenti proprietà pigmentanti, soprattutto la sua stabilità alla
luce e la sua insolubilità in tutti i solventi, il nero di carbonio è stato utilizzato come
pigmento nero dai tempi più antichi.
Il nero di carbonio è il pigmento usato
per dipingere questi cavalli paleolitici nella
grotta di Chauvet-Pont-d'Arc nella Francia
sudorientale (età: oltre 30 000 anni).
Legno bruciato
(sorgente di
nero di carbone
di legna)
Il nero di carbonio fu usato esclusivamente come pigmento fino all’inizio del XX secolo,
quando fu impiegato come additivo della gomma nel processo di vulcanizzazione. Nella
produzione delle gomme da automobile si scoprì che la parte della gomma a contatto con il
terreno era molto più resistente all’abrasione se conteneva nero di carbonio invece di ossido
di zinco.
Oggi almeno 35 diversi tipi di nero di carbonio sono usati nella fabbricazione delle
gomme, e circa 80 come pigmenti o per applicazioni speciali.
La produzione mondiale nel 1994 è stata di 6 x 106 t. Oltre il 90% del nero di carbonio
è stato prodotto per essere usato nell’industria della gomma.